JP2012040601A - プレス成形システムおよびプレス成形システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 省エネルギー化を図りつつ各プレスユニットの制御を高精度に行うことのできるプレス成形システムおよびプレス成形システムの制御方法を提供する。
【解決手段】 プレス成形システム１は、複数のプレスユニット２が配設され共通の搬送機構４により前記プレスユニット２に対してプレス成形材Ｐの搬入が行われるプレス成形システム１において、各プレスユニット２は、昇圧制御工程Ｂ、加圧保持制御工程Ｃ、および降圧制御工程Ｄを少なくとも有し、昇圧制御工程Ｂの時間よりも加圧保持制御工程Ｃの時間の方が長く設けられ、各プレスユニット２にはそれぞれサーボモータ２０により回転駆動されるポンプ２１が備えられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、プレス成形システムおよびプレス成形システムの制御方法に関するものである。

従来、複数のプレスユニットに対して共通の搬送機構によりプレス成形材が搬入されるプレス成形システムおよび前記プレス成形システムに用いられるプレスユニットとしては、特許文献１ないし特許文献４に記載されたもの等が知られている。回路基板等の積層に使用されるプレスユニット（ホットプレス）は加圧制御工程の時間が長く、一般的には短いものでは３分〜３０分、標準的には３０分〜２時間、長いものでは２時間〜５時間に及ぶものがある。そのために熱板を多段構成にして一度に多くの成形材を加圧できるようにしたものが多い。また回路基板等の積層に使用されるホットプレス装置は加圧制御工程の時間が長いため、加圧時間中の電力消費量を少なくして省エネルギー化を図ることを目的としたものもある。特許文献１は、油圧機構の油圧源として、大容量ポンプと小容量ポンプを有し、大容量ポンプと小容量ポンプにより可動盤の上昇を行い、熱板閉鎖後に大容量ポンプの作動を停止し、小容量ポンプのみにより加圧を行うものである。しかし特許文献１については、油圧配管やバルブの配置が複雑になる上に、加圧時間中は小容量ポンプの回転を継続しているので省エネルギー化の点で満足のいく結果が得られなかった。またポンプが常に回転していることにより、油温の上昇の問題や騒音の発生の問題もあった。

また特許文献２には、電動サーボモータの回転により直接加圧を行うホットプレス装置が開示されている。しかし特許文献２については、加圧時間が長い場合、サーボモータを比較的高トルク状態で継続的に駆動させる必要があるので、サーボモータの負荷が問題となり、前記負荷に対応するサーボモータを選定すると非常に大型のサーボモータが必要となり、コストが上昇するという問題があった。またサーボモータを常時駆動させる必要があることから、必ずしも省エネルギー化が図れない場合もあった。

更に特許文献３には複数のプレスユニットに対して一の油圧制御ユニットを用いて加圧制御するプレス成形システムが開示されている。特許文献３ではポンプにサーボモータ等を使用してラムの上昇時にはポンプを作動させ、ラムの上昇時以外はポンプの回転を停止させてアキュームレータからの作動油をサーボバルブを介してプレスユニットへ送ることが記載されている。しかし特許文献３は、各プレスユニット側にそれぞれサーボバルブを設ける必要がある上に、アキュームレータを設ける必要があり、油圧回路が複雑化するという問題があった。また圧力保持をする際にアキュームレータ側の管路の圧力が安定しないという問題や、各プレスユニットの加圧力が異なる場合に対応が難しいという問題があった。

更にまた、特許文献４にも複数のプレスユニットに対して共通の搬送機構によりプレス成形材が搬入されるプレス成形システムが開示されている。そしてサーボモータにより回転数を制御するポンプを用いて、プレスユニットが待機中の吐出量をゼロにすること等が記載されている。しかしながら特許文献４については、加圧時にどのような制御を行ってプレスユニットの省エネルギー化を図るかについて等は示唆されていないものであった。

特開２００３−２００３００号公報（請求項１、図１） 特開昭６２−１４６６０８号公報（請求項１、第１図） 特開２００９−１４２８８３号公報（請求項１、００１１、００１５、図１） 特開２００９−２９１８３２号公報（請求項１、００２６、図１、図２）

上記のように従来の複数のプレスユニットに対して共通の搬送機構によりプレス成形材が搬入されるプレス成形システムに関しては、省エネルギー化を図りつつ各プレス装置の制御を高精度に行うことについて問題が残っていた。そこで本発明は、省エネルギー化を図りつつ各プレスユニットの制御を高精度に行うことのできるプレス成形システムおよびプレス成形システムの制御方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のプレス成形システムは、複数のプレスユニットが配設され共通の搬送機構により前記プレスユニットに対してプレス成形材の搬入が行われるプレス成形システムにおいて、各プレスユニットは、昇圧制御工程、加圧保持制御工程、および降圧制御工程を少なくとも有し、昇圧制御工程の時間よりも加圧保持制御工程の時間の方が長く設けられ、各プレスユニットにはそれぞれサーボモータにより回転駆動されるポンプが備えられていることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載のプレス成形システムは、請求項１において、前記加圧保持制御工程の間、前記サーボモータは圧力低下時のみポンプを回転駆動することを特徴とする。

本発明の請求項３に記載のプレス成形システムは、請求項１または請求項２において、各プレスユニットの昇圧制御工程は、同時に開始されないことを特徴とする。

本発明の請求項４のプレス成形システムの制御方法は、複数のプレスユニットが配設され、共通の搬送機構により前記プレスユニットに対してプレス成形材の搬入が行われるプレス成形システムの作動方法において、各プレスユニットは、昇圧制御工程、加圧保持制御工程、および降圧制御工程を少なくとも有し、昇圧制御工程の時間よりも加圧保持制御工程の時間の方が長く設けられ、各プレスユニットにはそれぞれサーボモータにより回転駆動されるポンプが備えられており、前記加圧保持制御工程の間、前記サーボモータは圧力低下時のみポンプが回転駆動されることを特徴とする。

本発明のプレス成形システムおよびプレス成形システムの制御方法は、複数のプレスユニットが配設され、共通の搬送機構により前記プレスユニットに対してプレス成形材を搬入するプレス成形システムにおいて、各プレスユニットは、昇圧制御工程、加圧保持制御工程、および降圧制御工程を有し、昇圧制御工程の時間よりも加圧保持制御工程の時間の方が長く設けられ、各プレスユニットにはそれぞれサーボモータにより回転駆動されるポンプが備えられているので、省エネルギー化を図りつつ各プレスユニットの制御を高精度に行うことができる。

本実施形態のプレス成形システムの概略平面図である。 本実施形態のプレス成形方法のプレスユニットの概略説明図である。 本実施形態のプレス成形方法の各工程を示すチャート図である。

図１に示されるプレス成形システム１は、複数のプレスユニット２が搬送レール３に沿って配設され、前記搬送レール３上を走行する共通の搬送機構であるローダ装置４により前記プレスユニット２に対してプレス成形材Ｐが搬入されるようになっている。本実施形態ではプレスユニット２に対してプレス成形材Ｐを搬入するローダ装置４以外にも、プレス成形の完了した成形材Ｐを搬出するアンローダ装置５も同じ搬送レール３上を走行可能に設けられている。そして搬送レール３の一側の側方位置にはローダ装置４にプレス成形材Ｐを積み込むインストッカ装置６が設けられている。また搬送レール３の他側の側方位置には、アンローダ装置５からプレス成形材Ｐを搬出するアウトストッカ装置７が設けられている。またプレス成形システム１全体をコントロールする制御装置８が設けられ、各プレスユニット２、ローダ装置４、アンローダ装置５、インストッカ装置６、およびアウトストッカ装置７等と信号線を介して接続されている。

本実施形態では、プレスユニット２は、加熱と冷却の両方を可能なホットプレスが１０基並設されているが、基数は２基以上なら限定されず、加熱を行うホットプレスと冷却を行うコールドプレスをそれぞれ別個に設けたものでもよい。また搬送機構については、１台または複数台のローダ装置４により搬入と搬出の両方を行うものでもよく、プレスユニット２の搬入口とは反対側にも搬送レールが設けられ、プレスユニット２の反対側の搬出口からプレス成形材Ｐの搬出を行うものなどでもよい。

次にプレスユニット２の構造について説明する。図２においてプレスユニット２の構造は、一部を省略して記載されているが、下方の基盤１２とその上方の上盤１３の間は図示しない複数のタイバー等で連結されている。そして基盤１２の下側には加圧用シリンダ１４が固定され、加圧用シリンダ１４のピストンを兼ねたラム１５が可動盤１７の下面に固定されている。加圧用シリンダ１４は、加圧用油室１４ａのみを有する単動シリンダである。従って可動盤１７は、加圧用シリンダ１４の加圧用油室１４ａにポンプ２１から作動油を供給することにより、上昇・加圧されるようになっている。そしてプレスユニット２には、可動盤１７の下降完了位置と上昇完了位置を検出する検出手段であるリミットスイッチ１９ａ，１９ｂが配置されている。

上面に熱板１８ａが固定された可動盤１７と下面に熱板１８ｂが固定された上盤１３の間には、下降時に図示しない段板に載置されるように複数の中間の熱板１８ｃが配置されている。本実施形態では５枚の中間熱板１８ｃが配置されているが、本発明では熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃの枚数は限定されない。熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、上下に平行かつ平坦なプレス面１８ｄを有する所定厚みの板体である。そしてプレスユニット２の外部には、図示しない熱媒供給用の加熱・冷却ユニットが配置され、熱板内の図示しない流路に向けて、マニホールドやホース等を介して接続がなされている。本実施形態において加熱・冷却ユニットは、図示しない熱媒油の供給用ポンプ、熱媒油の加熱装置（電気ヒータ）、および冷却装置（オイルクーラー）等からなり、加熱された熱媒油および冷媒油をバルブにより切り換えて熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃに供給可能となっている。なおプレスユニット２の加熱・冷却ユニットは、前記ヒータが熱板に組み込まれて、冷媒（冷媒油または冷却水）を冷媒供給用ポンプにより供給するものでもよく、ボイラを用いた蒸気により加熱を行い、冷媒（冷却水等）を冷媒供給用ポンプにより供給するものでもよい。なお加熱のために蒸気を用いたものは、電気ヒータを使用したものよりも、エネルギーコストの点では有利であるが、高温域で使用することが難しく、また沸点以下の低圧域の制御も難しい。また蒸気を用いたものは、ボイラ管理の上でも煩雑である。また熱媒油等を供給する供給用ポンプは、比較的コストの安い、歯車ポンプが一般的に用いられるが、昇温または降温の際に熱媒の供給量を制御通りに変更させたり、温度保持の際に一時的にポンプを停止して省エネルギー化を図る目的でサーボモータ等を駆動源とする回転数制御ポンプを用いてもよい。

プレスユニット２は、外側に真空室９を有している。そして真空室９には管路と図示しないバルブ等を介して真空ポンプ１０が接続されている。また真空室９に直接か、または真空室９に連通する管路には、真空度を測定する真空センサ１６が設けられている。真空ポンプ１０については、ピストンポンプやベーンポンプなどが一般的に用いられるが、所定の真空度に保持する際に一時的にポンプを停止して省エネルギー化を図る目的でサーボモータ等を駆動源とする回転数制御ポンプを用いてもよい。

次にプレスユニット２の熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃ間でプレス成形材Ｐを加圧する際に用いる加圧用シリンダ１４の油圧機構について説明する。図２に示されるように本実施形態のプレスユニット２の油圧機構は、サーボモータ２０により回転数を制御可能、かつ斜板の傾転角を変更することにより吐出量を変更可能なポンプ２１が設けられ、制御機構も含めて全体でポンプユニット２２を構成している。本実施形態で使用されるポンプ２１は、アキシャルピストンポンプである。ポンプ２１は、図示しないサクションフィルタを介してタンク２３に接続されている。ポンプ２１の吐出量（ピストンストローク）を規定する斜板の角度は、傾転角制御用シリンダ２４により変更され、傾転角制御用シリンダ２４は、電磁切換バルブ２５により前後進変更可能となっている。また斜板の角度は、パイロット圧による比例切換バルブ２６により圧力に応じて自動的に調整可能（カットオフ制御可能）となっている。そして前記電磁切換バルブ２５は、ポンプユニット２２の制御装置２７から切換制御がなされる。またポンプユニット２２には、第１の圧力センサ２８が設けられ、検出された作動油の圧力値は、第１の圧力センサ２８に接続された前記ポンプユニット２２の制御装置２７へ送られるようになっている。

更にポンプユニット２２の制御装置２７は、サーボモータ２０に接続され、制御装置２７からサーボモータ２０への駆動信号が送られる。またサーボモータ２０の回転を検出するロータリエンコーダ２９は前記制御装置２７に接続され、サーボモータ２０の回転数がフィードバックされる。そしてまたポンプユニット２２の制御装置２７は、プレスユニット２全体を司る制御装置３０に接続され、制御装置３０から指令信号を受け取る。そして制御装置２７によって、ポンプユニット２２の流量指令値（傾転角の制御とサーボモータ２０の回転数制御）と圧力指令値（傾転角の制御と前記の第１の圧力センサ２８等の検出値に基づくサーボモータ２０の回転数制御）に基づく制御が可能となっている。また制御装置２７は、熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃの温度も制御する。なおプレス成形システム１の制御装置８と、プレスユニット２の制御装置３０の関係は、制御装置８から送られたプレス開始、終了等の信号によりプレスユニット２の制御装置３０が制御を開始する。なおプレス成形システム１の制御装置８から全ての操作を行うようにすることも可能である。

またポンプ２１から加圧用シリンダ１４の加圧用油室１４ａへ接続される主管路３１には、電磁切換バルブ３２が設けられている。そして主管路３１（または加圧用シリンダ１４に直接か主管路３１から分岐した部分）には第２の圧力センサ３３が設けられ、加圧用シリンダ１４の作動油の圧力は、第２の圧力センサ３３により検出され、第２の圧力センサ３３に接続された制御装置３０に送られるようになっている。また主管路３１から分岐してタンク２３へ向けて管路３４が設けられている。管路３４は、可動盤１７等を下降させる際にタンク２３へ作動油が戻すためのものであり、流量調整バルブ付きパイロットチェックバルブ３５が設けられている。また主管路３１から分岐したパイロット管路３６が前記流量調整バルブ付きパイロットチェックバルブ３５に接続され、そのパイロット管路３６の途中に電磁切換バルブ３７が設けられている。本実施形態では、ポンプ２１と加圧用シリンダ１４の間の主管路３１、または主管路３１に連通される回路には圧力制御バルブまたは流量制御バルブが配設されていない。そしてポンプユニット２２を除く油圧機構は、主に上記の主要な３つのバルブ３２，３５，３７により作動されるので、油圧機構の構造を簡略化することができる。

なお本発明の油圧機構の流量調整バルブ付きパイロットチェックバルブ３５については、管路３４を単に開閉する機能を有するだけのバルブでもよく、他のバルブについても同じ機能を有する他のバルブを使用してもよい。また本実施形態では圧力が上昇した際には、サーボモータ２０の回転駆動を停止させるか、および／または、圧力調整用の比例切換バルブ２６等により斜板の角度を調整することにより、ポンプ２１からの作動油の吐出量が０になるように制御されるので、リリーフバルブは設置されていない。しかし別途にリリーフバルブを取付けるようにしてもよい。また回転数を制御するポンプユニット２２の場合、常時ポンプ２１が作動して不要な油をタンク２３へアンロードしていないので、油温の上昇が無視できる程度であり、オイルクーラーも設置されていない。

次に本実施形態のプレス成形システム１の制御方法と、プレスユニット２を用いたプレス成形方法について説明する。まずコンベアからインストッカ装置６へ順次、プレス成形材Ｐが送られてくる。プレス成形材Ｐは、樹脂フィルム等と回路基板が重ねられたもので、それらの間にステンレス製のプレスプレートやクッション材などが挟まれている場合も多い。インストッカ装置６では前記プレス成形材Ｐを多段の状態に準備する。準備が完了すると多段のローダ装置４がインストッカ装置６の前に移動してきて積み込みを行った後、プレス成形材Ｐを次にプレスする空のプレスユニット２へ搬送する。それらの一連の工程は、制御装置８からの制御信号により行われる。プレスユニット２は、各熱板１８ａ，１８ｃのプレス面１８ｄ上にプレス成形材Ｐをそれぞれ略同時に載置されると真空室９を閉鎖し、真空ポンプ１０を作動させて真空室９内を真空化（減圧）する。真空室９内の真空度は真空センサ１６により検出され、所定圧（例えば１０ｈＰａ）まで減圧されるとプレスユニット２は、次に図３に示されるように上昇制御工程Ａへ移行可能となる。なお真空ポンプ１０にサーボモータにより制御される真空ポンプ１０を使用している場合、真空室９が所定の真空度となったら、真空ポンプ１０の回転数を減少させたり、停止させてリーク分だけ再駆動するようにしてもよい。

また真空室９の真空化（減圧）と略同時に熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃ内の通路に熱媒を流通させ、熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃおよびプレス成形材Ｐを昇温する。熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃの昇温の際、加熱ユニットの電気ヒータは設定された温度カーブにもよるが、ほとんどＯＮの状態にあり、この際の電気ヒータの電力消費量が最も大きい。当初の熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃの温度は３０℃〜８０℃であるが、加熱することにより一例として２５０℃、プレス成形材Ｐの種類により相違するが１２０℃〜４００℃程度に昇温させる。

図２に示されるように、プレス成形材Ｐを載置して真空室９を真空化している際、加圧用シリンダ１４のラム１５の位置は最下降位置にあり、ポンプ２１の回転は停止しており、各バルブは図１の状態にある。即ち電磁切換バルブ３２によりポンプ２１と加圧用シリンダ１４の加圧用油室１４ａの間の主管路３１は接続されており、加圧用シリンダ１４とタンク２３の間の管路３４は遮断されている。そして図３に示されるように、制御装置３０からポンプユニット２２の制御装置２７を介して信号を送りサーボモータ２０を駆動させてポンプ２１を作動させ、主管路３１を通じて加圧用シリンダ１４の加圧用油室１４ａへ作動油を送り、ラム１５および可動盤１７等を上昇させる上昇制御工程Ａを開始する。そして上昇制御工程Ａでは、可動盤１７の上昇とともに中間の熱板１８ｃも下方から順に１段づつ当接し上昇される。

本実施形態では、上昇制御工程Ａの際のポンプ２１の斜板の傾転角は、大傾転角に制御されている。またポンプ２１の制御は、回転数が一例として２０００ｒｅｖ／ｍｉｎとなるように制御される。しかし可動盤１７等を高速で上昇させる際、前記のようにポンプ２１の回転数はクローズドループ制御されているが、可動盤１７等の直接的な位置および速度は検出されておらず、オープン制御により可動盤１７等を上昇させる。この際に第１の圧力センサ２８によって検出される作動油の設定油圧ｐ１（圧力指令値）は２．０ＭＰａに設定されているが、可動盤１７等の上昇とともに加圧用油室１４ａの容積が拡大していき、電磁切換バルブ３２による圧力損失も大きいので、加圧用シリンダ１４側の圧力は、０．２ＭＰａ〜０．３ＭＰａ程度にしかならない。従って実質的には前記の回転数（流量指令値）を優先した制御となる。ただしもし第１の油圧センサ２８の検出値が２．０ＭＰａに到達した場合、圧力制御に切換わり、ポンプ２１の回転数を低下させるか、或いは圧力制御用の比例切換バルブ２６が働き、ポンプ２１の傾転角を変更し（カットオフ制御を行い）、吐出量を減少または停止させる。

次に可動盤１７等が上昇して全ての熱板１８ａ，１８ｃのプレス成形材Ｐが上方の熱板１８ｂ，１８ｃの下面のプレス面と当接し熱板閉鎖（熱板１８ｂ，１８ｃの下面とプレス成形材Ｐの当接）されたことが上昇確認位置に配置されたリミットスイッチ１９ｂによって検出されると、次に昇圧制御工程Ｂに移行する。昇圧制御工程Ｂの最初は、加圧用シリンダ１４側の油圧とポンプユニット２２側の油圧の圧力差が急速に縮小されることになる。本実施形態では、前記熱板閉鎖からはポンプユニット２２側の作動油の設定油圧ｐ１は０．５ＭＰａに下降させる。この際にポンプ２１の回転数は、電圧制御により２０００ｒｅｖから４０ｒｅｖ／ｍｉｎに回転数を低下させるが、サーボモータ２０を用いることにより急速に指令した回転数に落とすことができる。そして第２の圧力センサ３３によって検出される作動油の圧力が０．５ＭＰａに到達するまでは、ポンプ２１の回転数は４０ｒｅｖで回転される。

またリミットスイッチ１９ｂに熱板閉鎖されたことが検出され昇圧制御工程Ｂに移行するのと同時にポンプユニット２２の制御装置２７から電磁切換バルブ２５にはポンプ２１の傾転角を大傾転角から小傾転角に切り換える指令を出す。しかしポンプ２１の傾転角についてはこの段階ではまだ大傾転角のままである。ポンプ２１の斜板にはポンプユニット２２の傾転角制御用シリンダ２４に対向する方向に向けて斜板角度を安定させるためのバネが入っており、低圧（一例として２ＭＰａ以下）では斜板の角度が変更されないようになっているからである。そして熱板閉鎖から５〜３０秒程度行われ、設定油圧ｐ１（圧力指令値）に到達する。そしてこの熱板閉鎖後、または型に近接後にポンプ２１のサーボモータ２０の回転数と設定油圧ｐ１を設定することにより昇圧制御工程Ｂに移行直後の圧力と時間を自由にコントロールすることができる。そして昇圧制御工程Ｂへ移行直後の設定油圧ｐ１（主にポンプユニット２２側の作動油の設定油圧ｐ１）はポンプユニット２２の制御の下限である０．３ＭＰａから２．０ＭＰａ、より好ましくは０．３ＭＰａから１．５ＭＰａ程度とする。またポンプ２１の回転数は指令可能な下限の回転数〜１０００ｒｅｖ／ｍｉｎ以下、更に好ましくは下限の回転数〜２００ｒｅｖ／ｍｉｎ以下とすることが望ましい。

一方従来の圧力制御バルブ等を用いた油圧プレス装置は、熱板閉鎖のタイミングで大容量ポンプを停止しても制御遅れ等の問題からピーク圧が出てしまい良好な低圧制御が行えないという問題があった。しかし本実施形態は、サーボモータ２０を使用したポンプ２１を使用して熱板閉鎖後に低圧制御を行う際に、上記のようにポンプ２１の回転数を敏感に変更可能であり、それに伴って加圧用シリンダ１４の作動油の圧力が制御可能となったので、大きなピーク圧が検出されることなく、良好な低圧制御が可能となった。なおプレス成形材Ｐの種類によっては低圧制御を行わないで急速に昇圧させることも可能である。

なお本実施形態において、なお加圧用シリンダ１４の設定油圧ｐ１とプレス成形材Ｐに直接的に加えられる面圧ｐ２の関係は、次の式で表される。
面圧ｐ２＝（設定油圧ｐ１×シリンダ加圧面積ａ１―可動盤等の重量ｗ）÷プレス成形材Ｐの面積ａ２
よってプレス成形材Ｐに加えられる面圧ｐ２は、加圧用シリンダ１４の設定油圧ｐ１をかなり下回る。これは成形に用いられる熱板１８ｃの枚数、段数やプレス成形材Ｐの重量および面積、作動油の設定油圧ｐ１の値によっても相違するが、面圧ｐ２は設定油圧ｐ１の２５〜７０％となる。

そして所定の時間（一例として１５秒）を経過すると次にポンプユニット２２の制御装置２７からサーボモータ２０に指令を送り、ポンプ２１の回転数（流量指令値）を８００ｒｅｖ／ｍｉｎに増加させる。また設定油圧ｐ１の上昇度に応じて、第２の圧力センサ３３により実測される圧力が上昇するように圧力指令値を上昇させる制御を行う。即ちポンプ２１の回転数は前記の８００ｒｅｖ／ｍｉｎにするが、第２の圧力センサ３３が設定油圧ｐ１となるとポンプ２１の回転数を低下させるように圧力制御優先のクローズドループ制御を行う。なお昇圧制御工程Ｂの途中からは、作動油の流動量が減少し、電磁切換バルブ３２を境としてポンプ２１側の第１の圧力センサ２８と加圧用シリンダ１４側の第２の圧力センサ３３の差圧は非常に小さくなる。そして傾転角制御用シリンダ２４へ送られる作動油の圧力が２ＭＰａを超えると初めてポンプ２１の傾転角は大傾転角から小傾転角に切換わる。ポンプ２１の傾転角が小傾転角に切換わるとポンプ２１の１回転あたりの吐出量が大傾転角時の１／４程度に制御され、ポンプ２１のサーボモータ２０に大きな負荷をかけることなく加圧用シリンダ１４の加圧用油室１４ａを昇圧することができる。

なおポンプ２１と加圧用シリンダ１４の間の主管路３１に常時一定以上の差圧が発生する機構（減圧バルブ等）を設けるなどすれば、例えば第１の低圧制御の開始時から加圧用シリンダ１４側を所望の低圧としながら、ポンプ２１の傾転角を小傾転角に切り換えて制御することも可能である。またポンプ２１の傾転角は、大傾転角と小傾転角を制御装置３０からの指令により切り換える以外に、比例切換バルブ２６により圧力に応じて自動的に調整可能としてもよい。その場合は、サーボモータ２０のトルクが一定になるように制御がなされる。また傾転角は、段階的に切り換えられるものでも、無段階に変更されるものでもよい。

そして昇圧制御工程Ｂに移行してから、５〜２０分程度で第２の圧力センサ３３の検出圧力が予め設定され圧力を検出（本実施形態では一例として６．０Ｍａ）まで昇圧されるか、または前記時間が経過すると、次に加圧保持制御工程Ｃに移行する。加圧保持制御工程Ｃでは、第２の圧力センサ３３の圧力が設定された６．０ＭＰａ（面圧換算では一例として３・５ＭＰａ）を維持するように、前の工程から継続して圧力優先のクローズドループ制御によりポンプ２１のサーボモータ２０の回転を制御する。具体的にはサーボモータ２０は、圧力センサ３３の値が６．０ＭＰａとなると一旦回転を中止し、加圧用シリンダ１４またはバルブ３２，３５等から作動油がリークして圧力が低下した分だけポンプ２１のサーボモータ２０を回転させるようにして、圧力低下時のみポンプを回転駆動する。この際一定のヒステリシス値を設けるようにしてもよい。即ち、第２の圧力センサ３３の値が一例として設定油圧ｐ１よりも下の５．９ＭＰａとなった時点でポンプ２１の回転を再開するようにしてもよい。

加圧保持制御工程Ｃについてはポンプ２１の傾転角は、そのまま小傾転角に維持されており、実際にポンプ２１が回転されている時間は加圧保持制御工程Ｃの中でも僅かである。よって従来のように加圧保持制御工程Ｃにも少なくとも小容量ポンプは回転を継続して作動油をタンクにアンロードしていたのと比較して大幅に省エネルギー化を図ることができる。試算によれば、電力消費量は、１／６〜１／９程度に削減することができる。またポンプ２１を停止させている時間が長いことにより、騒音の発生を極力抑えることができる。なお加圧保持制御工程Ｃのプレス成形材Ｐを加圧するための面圧ｐ２は、１．０〜１５．０ＭＰａ、より好ましくは１．０ＭＰａ〜８．０ＭＰａの面圧ｐ２でプレス成形材Ｐを加圧することが望ましい。また加圧保持制御工程Ｃの時間が、望ましい範囲としては２０分〜５時間程度であり、昇圧制御工程Ｂの時間よりも加圧保持制御工程Ｃの時間の方が長く設けられている。なお加圧保持制御工程Ｃについては、低圧と高圧に２段に設けられるものでもよく、僅かづつ降圧されるものや、降圧された際に前回の圧力よりも僅かに昇圧されるものでもよく、ポンプユニット２２のサーボモータ２０の回転駆動を常時必要としないものであればよい。

図３に示されるように、加圧保持制御工程Ｃの設定時間がタイムアップすると、次に降圧制御工程Ｄに移行する。降圧制御工程Ｄでは制御装置２７からポンプ２１のサーボモータ２０へ逆回転指令を送り、第２の圧力センサ３３で実測される圧力が、予め設定された圧力下降度に応じて下降するように制御を行う。このようにサーボモータ２０を用いて降圧制御することにより正確な圧力降下を伴った降圧制御工程Ｄが可能となる。また降圧制御工程Ｄでは、サーボモータ２０の逆回転は断続的でよい場合が多く、サーボモータ２０の負荷も小さい。降圧制御工程Ｄではポンプ２１の傾転角は、小傾転角として１回転あたりの吐出量が小さくすることが望ましい。また比例切換バルブ２６により圧力に応じて自動的に傾転角制御を行う場合についても、第１の圧力センサ２８により検出される油圧が高いうちは小傾転角にて制御される。本実施形態では、降圧制御工程Ｄでは１０分〜４０分かけてほぼ圧力センサの値が常圧となるように減少させる。また降圧制御工程Ｄと同時に熱板内の通路に冷媒を流通させ、熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃの温度を１５０℃から５０℃へ低下させる。

なお降圧制御工程Ｄについては、管路３４を介して流量調整バルブ付きパイロットチェックバルブ３５の流量を最小にし、比例切換バルブ２６を開閉制御して、所望の圧力にまで低下させるようにしてもよく、別のバルブを設けて制御するようにしてもよい。その場合は、サーボモータ２０に対して通電してポンプユニット２２を駆動する必要はない。またはサーボモータ２０を逆回転駆動させる場合は、上記の前記流量調整バルブ付きパイロットチェックバルブ３５を固定的に流量調整されるものに変更することも可能である。

そして加圧用シリンダ１４の検出圧力（第２の圧力センサ３３）が所定の値まで下降し、かつ制御装置３０のタイマが所定の時間を経過したら、次に可動盤１７および熱板１８ａ，１８ｃを下降させる下降制御工程Ｅを行う。可動盤１７等の下降制御工程Ｅは、図１の状態から電磁切換弁を励磁して主管路３１を閉鎖するとともに電磁切換バルブ３７を消磁して流量調整バルブ付きパイロットチェックバルブ３５を開く。すると加圧用シリンダ１４のラム１５が可動盤１７等の自重で下降して加圧用油室１４ａの作動油がタンク２３へ戻される。そして可動盤１７が下限まで下降したことがリミットスイッチ１９ａにより検出されると電磁切換バルブ３７を励磁して管路３４を閉鎖する。なお真空室９内に大気を導入する真空破壊については、本実施形態では加圧用シリンダ１４の圧力および熱板温度が完全に下降される直前に開始しているので、可動盤１７が下降されると真空室９の扉を開放し、加圧が終了したプレス成形材Ｐを取り出す。

また本発明においては、図３に示されるように順次にプレスユニット２（プレスユニット２ａ、２ｂ、２ｃ・・・）に成形材Ｐを搬入して昇圧制御工程Ｂを開始し、プレスユニット２間で同時に昇圧制御工程Ｂが開始されないようにすることが望ましい。昇圧制御工程Ｂについては最もポンプユニット２２のサーボモータ２０の電力消費量が大きくなる。また昇圧制御工程Ｂについては、熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃの昇温時と重なる部分が多いので、熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃを電気ヒータで加熱する際は、ヒータがほぼ常時ＯＮになっており電気ヒータの電力消費量も大きい。従ってプレスユニット２間の昇圧制御工程Ｂが重ならないようにすることにより電力消費量を平準化することができ、電気設備を必要以上に大きくする必要が無くなる。

本発明については、上記の制御に限定されず、各種の応用が考えられる。例えば、昇圧制御工程Ｂ、降圧制御工程Ｄともに図３に示されるパターンに限定されずに、２段階ないしは更にそれ以上の複数段階に昇圧や降圧を行うようにしてもよく、一定速度で昇圧または降圧されるスロープ状以外に、曲線状に昇圧または降圧を行うようにしてもよい。その場合も上昇制御工程Ａと昇圧制御工程Ｂを加えた時間よりも加圧保持制御工程Ｃの時間の方が長いので、省エネルギー化を図ることができる。

また上昇制御工程において、リミットスイッチ１９ｂを熱板閉鎖直前の位置に設けて、閉鎖直前の可動盤１７の位置を検出してポンプ２１の回転数や設定油圧ｐ１を減少させるようにしてもよい。そうすれば更に低速で熱板閉鎖を行うことができるので、当接時にプレス成形材Ｐに与える影響が小さくなる。またサーボモータ２０の回転数の合計値から可動盤１７の現在位置を求め、そこから低速上昇（傾転角を大傾転角から小傾転角への切換および／または回転数の変更）へ移行するようにしてもよい。また可動盤１７と上盤１３の間に位置センサを取付け、可動盤１７を速度制御により移動させるようにしてもよい。

また第１の圧力センサ２８および第２の圧力センサ３３による検出値は、上記の実施形態以外の形で制御に用いてもよい。例えば、全ての制御をポンプ２１の出口側の第１の圧力センサ２８の検出値により制御することも可能であり、両者の検出圧力を組合わせるようにしてもよい。

使用されるポンプ２１は、アキシャル型ピストンポンプの例について説明したが、１回転あたりの吐出量を制御して変更可能なポンプ２１であれば、一例としてラジアルピストンポンプやベーンポンプなどでもよい。またポンプ２１に使用されるモータは、サーボモータ２０が好適に用いられるが、回転数の制御および１成形サイクル中に停止および駆動を繰り返すことが可能なモータであれば、一例としてインバータ制御モータなどでもよい。更にポンプ２１は、双方向吐出型、一方向吐出型のどちらのポンプ２１であってもよい。また本実施形態では１基のプレスユニット２の加圧用シリンダ１４に作動油を供給するポンプ２１は１台で行っているが、ポンプ２１は１台に限定されない。例えば９００ｍｍ×１８００ｍｍといった大型の太陽電池のプレスユニットの場合、加圧用シリンダ１４も２個〜６個となり、ポンプ２１も複数となることも想定される。その際、加圧用シリンダ１４毎に対応してポンプユニット２２を設けてもよく、サーボバルブ等や流量制御バルブ等によりポンプユニット２２の作動油を各シリンダへ分配するものでもよい。また加圧用シリンダ１４は単動シリンダの他、復動シリンダであってもよい。また比較的廉価で吐出量の大きいサーボモータを用いない歯車ポンプやピストンポンプと、サーボモータ等により吐出量を変更可能なポンプの両方を配置し、可動盤１７等の上昇時には前記のサーボモータを用いない歯車ポンプ等を主に使用し、上昇完了直前または上昇完了を確認してから前記のサーボモータを用いないポンプを停止して、サーボモータ等を用いて回転数を制御するポンプにより制御を行うようにしてもよい。

またプレスユニット２については、成形効率の点から多段の熱板１８ａ，１８ｂ，１８ｃ間にプレス成形材Ｐが載置されて加圧されるものが好ましいが、２枚の熱板１８のプレス面間でプレス成形材Ｐが加圧されるものでもよい。またプレスユニット２は、上側の熱板１８が下降されて加圧されるものでもよい。更にプレスユニット２は、プレス面は平坦なものに限定されず、曲面や凹凸面等から形成され、曲面や凹凸面等を有する成形材（成形品）を成形するものでもよい。またプレスユニット２は、水平方向に可動盤１７、型、熱板等が移動され加圧されるものでもよい。

また本発明により成形されるプレス成形材Ｐは、回路基板がまず想定されるが、回路基板に限定されず、太陽電池等であってもよい。そして特には油圧２ＭＰａ以下の低圧領域の加圧保持制御工程を含み少なくとも３分間ないし５時間の加圧保持制御工程が必要な成形材Ｐを成形する場合、加圧初期の低圧制御と長時間の加圧保持制御工程の際の省エネルギー化の両方を実現することができる。

１ プレス成形システム
２ プレスユニット
４ ローダ装置（搬送機構）
１４ 加圧用シリンダ
１７ 可動盤
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 熱板
２０ サーボモータ
２１ ポンプ
２２ ポンプユニット
２４ 傾転角制御用シリンダ
２５，３２，３７ 電磁切換バルブ
８，２７，３０ 制御装置
２８ 第１の圧力センサ
３３ 第２の圧力センサ
Ａ 上昇制御工程
Ｂ 昇圧制御工程
Ｃ 加圧保持制御工程
Ｄ 降圧制御工程
Ｅ 下降制御工程
Ｐ プレス成形材

Claims (4)

1. 複数のプレスユニットが配設され共通の搬送機構により前記プレスユニットに対してプレス成形材の搬入が行われるプレス成形システムにおいて、
   各プレスユニットは、昇圧制御工程、加圧保持制御工程、および降圧制御工程を少なくとも有し、
   昇圧制御工程の時間よりも加圧保持制御工程の時間の方が長く設けられ、
   各プレスユニットにはそれぞれサーボモータにより回転駆動されるポンプが備えられていることを特徴とするプレス成形システム。
2. 前記加圧保持制御工程の間、前記サーボモータは圧力低下時のみポンプを回転駆動することを特徴とする請求項１に記載のプレス成形システム。
3. 各プレスユニットの昇圧制御工程は、同時に開始されないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレス成形システム。
4. 複数のプレスユニットが配設され共通の搬送機構により前記プレスユニットに対してプレス成形材の搬入が行われるプレス成形システムの制御方法において、
   各プレスユニットは、昇圧制御工程、加圧保持制御工程、および降圧制御工程を少なくとも有し、
   昇圧制御工程の時間よりも加圧保持制御工程の時間の方が長く設けられ、
   各プレスユニットにはそれぞれサーボモータにより回転駆動されるポンプが備えられており、
   前記加圧保持制御工程の間、前記サーボモータは圧力低下時のみポンプを回転駆動することを特徴とするプレス成形システムの制御方法。