JP2017104906A - 成形システム - Google Patents

Abstract

【課題】基材の位置決めを効率的に行えるようにする。【解決手段】成形システムは、基材をプレス成形する成形部と、基材を成形部に搬送する搬送部と、を備え、搬送部は、基材を保持する基材保持部と、基材保持部に保持された基材の位置を少なくとも一方向において基材保持部の所定位置に寄せる基材センタリング機構と、を備える。【選択図】図１４

Description

本発明は、成形システムに関するものである。

特許文献１には、合成樹脂シート等の基材を成形金型に供給する前に、基材を位置決め（センタリング）する位置決め装置が記載されている。成形前に基材を位置決めすることにより、成形時の材料の位置ずれが防止されるため、位置ずれに起因する成形不良が低減し、また、位置ずれを見込んで基材に設けるべきマージンが減るため、材料の利用効率が向上する。

特開平１１−７７４００号公報

特許文献１に記載の位置決め装置は、基材の搬送装置や成形装置とは独立した装置であるため、基材を位置決めする工程の他に、搬送装置から位置決め装置に基材を移し替える工程や、位置決め工程後に位置決め装置から搬送装置に基材を再び移し替える工程が必要になり、生産効率が低くなるという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、基材の位置決めを効率的に行えるようにすることである。

本発明の一実施形態に係る成形システムは、基材をプレス成形する成形部と、基材を成形部に搬送する搬送部と、を備え、搬送部が、基材を保持する基材保持部と、基材保持部に保持された基材を少なくとも水平一方向において基材保持部の所定位置に寄せる基材センタリング機構と、を備える。

上記の成形システムにおいて、成形部が金型を備え、基材が成形部に搬送されたときに、所定位置が金型の中央の真上に位置するように構成されていてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材センタリング機構がギア機構を備え、ギア機構が、歯面を向かい合わせて平行に配置された第１ラック及び第２ラックと、第１ラック及び第２ラックを移動可能に保持するラックガイドと、第１ラックの一端部に固定され、その一端がラックガイドの外部まで延びた第１作動片と、第２ラックの一端部に固定され、その一端がラックガイドの外部まで延びた第２作動片と、第１ラック及び第２ラックと噛み合い、ラックガイドに回転可能に保持されたピニオンと、ピニオンを駆動するピニオン駆動部と、を備えた構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、ラックガイドに、第１ラックを収容する第１溝と、第２ラックを収容する第２溝と、第１溝と第２溝とを連絡し、ピニオンを収容する貫通穴と、が形成された構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、ラックガイドの長さ方向における一端側に、第１溝と第２溝とを隔てる隔壁が形成されていない溝結合部が形成され、第２作動片が、溝結合部を横断して、第１ラック側からラックガイドの外部まで延びた構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材センタリング機構が、水平方向である第１方向において基材を所定位置に寄せる第１基材センタリング機構を含む構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材保持部が、第１方向に並んで配置された、第１方向と直交する水平方向である第２方向に延びる一対の基材支持アームと、一対の基材支持アームを連結するアーム連結部と、を備え、基材支持アームが、基材を下方から支持する基材支持部と、基材の第２方向における側面と対向する側壁と、を備え、アーム連結部が、少なくとも一方の基材支持アームを第１方向に可動に支持する可動支持部と、第１基材センタリング機構と、を備え、第１基材センタリング機構が、少なくとも一方の基材支持アームを第１方向に駆動して、一対の基材支持アームの側壁間で基材を挟み込むことにより、基材を基材保持部の第１方向における中央に寄せる構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、ギア機構が、第１基材センタリング機構を駆動する第１ギア機構を含み、一方の基材支持アームが第１ギア機構の第１作動片に連結され、他方の基材支持アームが第１ギア機構の第２作動片に連結された構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、可動支持部が、リニアガイドウェイと、リニアガイドウェイのキャリッジに固定されたフレーム部と、を備え、第１ギア機構の第１作動片及び基材支持アームのフレームが、可動支持部のフレーム部に固定された構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材保持部が、基材を保持する保持位置と基材を投下する投下位置との間で基材支持部を駆動する駆動部を備えた構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、駆動部が、側面に基材支持部が固定され、第２方向と平行な回転軸の周りに回動可能に支持されたシャフトと、シャフトを回転駆動するモーターと、を備えた構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材支持部が、シャフトから半径方向の一方向に突出して、シャフトの長手方向に一列に整列した複数の支持ピンを有する構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、側壁が、支持ピン上の基材が載置される位置とシャフトとの間に配置され、側壁には、回転軸の周りを旋回する複数の支持ピンがそれぞれ通る複数のスロットが形成された構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材支持アームのそれぞれに駆動部が設けられた構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材保持部が、保持位置から投下位置に切り替わるときに、基材を下方に押し出す基材押出部を備えた構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材押出部が、シャフトに固定され、基材支持部と共に回転軸の周りを旋回する構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材支持部及び基材押出部は、それぞれシャフトと平行な平面上に形成された平面部分を有し、保持位置から投下位置に切り替わる際に、基材押出部の平面部分が基材支持部の平面部分より（例えば９０度）位相が遅れて旋回する構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材押出部が、平面部分である押出部と、基材支持部と平行に延び、シャフトと押出部とを所定距離だけ離して連結するオフセット連結部と、を備えた構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、基材センタリング機構が、第１方向と直交する水平方向である第２方向において基材を所定位置に寄せる第２基材センタリング機構を含む構成としてもよい。

上記の成形システムにおいて、第２基材センタリング機構の第１作動片及び第２作動片が押板であり、基材が、第２基材センタリング機構の第１作動片と第２作動片とで挟まれることにより、第２方向において所定位置に寄せられる構成としてもよい。

本発明の一実施形態によれば、搬送部が基材センタリング機構を備えることにより、搬送部と基材センタリング機構との間で基材を移し替える工程が不要になるため、従来よりも基材の位置決めを効率的に行うことが可能になる。

本発明の実施形態に係るプレス成形システムの外観図（正面図）である。 本発明の実施形態に係るプレス成形システムの内部構造を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るプレス成形システムの内部構造を示す側面図である。 本発明の実施形態に係るプレス成形システムの内部構造を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る基材搬送装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る基材搬送装置の側面図である。 下部ヒーターの平面図である。 下部ヒーターの正面断面図である。 上部ヒーター昇降機構の正面図である。 上部ヒーター昇降機構の側面図である。 搬送部の平面図である。 搬送部の側面図である。 搬送部の正面図である。 基材保持部の平面図である。 基材保持部の正面図である。 図１４におけるＡ−Ａ矢視図である。 第１基材センタリング機構の底面図である。 基材支持アーム（左アーム）の正面図である。 基材保持・投下機構（左アーム）の正面図である。 基材保持・投下機構（左アーム）の右側面図である。 第２基材センタリング機構（左アーム）の平面図である。 第２基材センタリング機構（左アーム）の正面図である。 プレス成形システムの制御システムの概略構成を示すブロック図である。 機構制御システムの概略構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、図面及び以下の説明において、共通の又は対応する要素については、同一又は類似の符号を付して、重複する説明を省略する。

図１は本発明の実施形態に係るプレス成形システム１の正面図である。また、図２−４は、プレス成形システム１の内部構造（後述する真空チャンバー１０の右側壁を取り外した状態）を示す右側面図である。なお、図２及び図４において、後述する上金型２３及び下金型２４が図示省略されている。

また、以下の説明において、図１及び図２に座標軸で示されるように、プレス成形システム１の後方（図２にける右方向）をＸ軸正方向と定義し、左側方（図１における左方向）をＹ軸正方向と定義する。また、Ｚ軸方向（図１における上下方向）は鉛直方向であり、上方をＺ軸正方向と定義する。

プレス成形システム１は、例えば熱可塑性樹脂を含んだＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等の板状の基材Ｍを加熱（予熱）及び加圧成形するための装置システムである。

プレス成形システム１は、真空チャンバー１０、成形装置２０、予熱装置３０及び基材搬送装置Ｃを備える。成形装置２０（但し、その一部を除く。）、予熱装置３０及び基材搬送装置Ｃは、真空チャンバー１０内に設置されている。基材Ｍは、予熱装置３０により成形温度まで加熱されて軟化した後、成形装置２０により所定の形状にプレス成形（ホットプレス成形又はコールドプレス成形）される。真空チャンバー１０は真空制御部５（図２３）に接続されていて、予熱及びプレス成形の際に真空制御部５によって真空チャンバー１０内が真空引きされる。

真空チャンバー１０の正面壁には開口１１が形成されている。開口１１は、正面ドア１２によって開閉可能に塞がれる。正面ドア１２は、開口１１を塞ぐ閉位置（図３）と、開口１１から退避した開位置（図２）との間で、ドア開閉器１３によって昇降されることによって開閉される。正面ドア１２は、プレス成形システム１への基材Ｍの供給やプレス成形システム１からの加工品（プレス成形後の基材Ｍ）の取り出しの際に開かれ、真空チャンバー１０内が真空引きされる加工中に閉じられる。

図３に示されるように、成形装置２０は、油圧シリンダー２１、上定盤２２、上金型２３、下金型２４及び下定盤２５を備える。上定盤２２、上金型２３、下金型２４及び下定盤２５は、真空チャンバー１０内に配置されている。油圧シリンダー２１のシリンダーチューブ２１ａは、ラム２１ｂを下方に向けて、真空チャンバー１０の天板１４に固定されている。ラム２１ｂの下端には、上定盤２２を介して、上金型２３が取り付けられている。また、下金型２４は、上金型２３と対向するように配置され、下定盤２５を介してベースＢに固定されている。上定盤２２の下部には、上金型２３を加熱するための上熱板２２ａが設けられていて、下定盤２５の上部には、下金型２４を加熱するための下熱板２５ａが設けられている。上熱板２２ａ及び下熱板２５ａには、電熱ヒーター２２１及び２５１と温度センサー２２２及び２５２がそれぞれ取り付けられている（図２３）。なお、電熱ヒーターと温度センサーは、上金型２３及び下金型２４に取り付けてもよい。電熱ヒーター２２１、２５１及び温度センサー２２２、２５２は、後述するヒーター制御部６に接続されている。ヒーター制御部６は、上熱板２２ａ及び下熱板２５ａにそれぞれ取り付けられた温度センサー２２２及び２５２の検出結果に基づいて、上熱板２２ａの電熱ヒーター２２１及び下熱板２５ａの電熱ヒーター２５１に供給する加熱用の電力を制御して、上金型２３及び下金型２４の温度を調整する。成形装置２０は、上金型２３及び下金型２４の少なくとも一方を加熱した状態で、基材Ｍをホットプレス成形することが可能である。また、成形装置２０は、上金型２３及び下金型２４のいずれも加熱せずに、基材Ｍをコールドプレス成形することも可能である。

基材搬送装置Ｃは、搬送部４０と基材保持部５０を備える。搬送部４０は、基材保持部５０を、真空チャンバー１０外部の基材セット位置（図２）、予熱装置３０内の予熱位置（図３）及び成形装置２０内の成形位置（図４）の間でＸ軸方向に移動可能に構成されている。基材搬送装置Ｃは、基材セット位置（受け渡し位置）において基材保持部５０上に載せられた基材Ｍを予熱位置及び成形位置へ順次搬送した後、成形位置において基材Ｍを下金型２４上に投下する。基材Ｍは、予熱位置において基材保持部５０の上で所定時間保持されることで成形温度以上に予熱され、軟化した基材Ｍが成形装置２０に供給される。

＜予熱装置＞
図５は予熱装置３０の正面図であり、図６は予熱装置３０の右側面図である。予熱装置３０には基材搬送装置Ｃが組み込まれている。図６は、基材搬送装置Ｃを最大に展開し、基材保持部５０を基材セット位置（図２）まで移動した状態を示す。

予熱装置３０は、メインフレーム３１、昇降フレーム３２、予熱高さ調整機構３３（加熱領域高さ調整機構）、上部ヒーター昇降機構３４、上部ヒーター３５、下部ヒーター昇降機構３６及び下部ヒーター３７を備える。上部ヒーター３５及び下部ヒーター３７は、基材Ｍを非接触で加熱する赤外線放射型の加熱装置である。

図７は下部ヒーター３７の平面図であり、図８は下部ヒーター３７の正面断面図である。下部ヒーター３７は、水平に配置された箱状のフレーム３７０と、フレーム３７０上に格子状に配列されて取り付けられた複数の赤外線ヒーター素子３７１と、赤外線ヒーター素子３７１を上方から覆う保護金網３７２と、保護金網３７２をフレーム３７０に取り付ける金網取付具３７３を備える。

なお、上部ヒーター３５は、保護金網３７２及び金網取付具３７３を有しない点と、下部ヒーター３７とは上下逆向きで配置される点を除いては、下部ヒーター３７と同一構成の部材である。そのため、上部ヒーター３５については、重複する説明を省略する。

上部ヒーター３５及び下部ヒーター３７は、被加熱物（基材Ｍ）と対向するヒーター面３５ａ及び３７ａ（図６）が、格子状に配列された複数のヒーター領域３５ｄ（図９−１０）及び３７ｄ（図７−８）にそれぞれ分割されている。赤外線ヒーター素子３５１は上部ヒーター３５の各ヒーター領域３５ｄに設けられ、赤外線ヒーター素子３７１は下部ヒーター３７の各ヒーター領域３７ｄに設けられている。赤外線ヒーター素子３５１及び３７１には、例えばセラミックヒータ素子、カーボンヒータ素子、ニクロム線発熱体、ハロゲンランプ等を使用することができる。

各赤外線ヒーター素子３５１及び３７１の作動は、後述するヒーター制御部６によって制御される。ヒーター制御部６は、各赤外線ヒーター素子３５１及び３７１の作動／停止及び作動時の出力を個別に制御可能に構成されている。また、上下の対向するヒーター領域３５ｄと３７ｄに設けられた赤外線ヒーター素子３５１及び３７１の対は、作動／停止が連動するように制御される。これにより、例えば比較的に面積の小さな基材Ｍを加熱する場合、基材Ｍと対向する（すなわち、基材Ｍの加熱に必要な）ヒーター領域３５ｄ、３７ｄのみを選択的に作動させ、基材Ｍと対向しない（すなわち、基材Ｍの加熱に不要な）ヒーター領域３５ｄ、３７ｄを停止させることができ、基材Ｍの効率的な加熱が可能になる。また、上部ヒーター３５及び下部ヒーター３７の周縁部のヒーター領域３５ｄ及び３７ｄの作動を停止することにより、上部ヒーター３５及び下部ヒーター３７から基材搬送装置Ｃへの熱伝達の抑制が可能になる。

図５−６に示されるように、メインフレーム３１は、真空チャンバー１０の床板１５に立設された一対のシャフト３１２と、一対のシャフト３１２の上端同士を連結する梁３１１を備える。

昇降フレーム３２は、互いに平行に配置された一対の脚部３２１と、一対の脚部３２１の上端同士を連結する連結部３２２を備える。脚部３２１は筒状の部材であり、その中空部にメインフレーム３１のシャフト３１２が貫通する。脚部３２１の内周両端には、シャフト３１２を軸方向に移動可能に支持する軸受３２１ａ（図６）が設けられている。これにより、昇降フレーム３２は、メインフレーム３１の一対のシャフト３１２にガイドされて、鉛直方向のみに正確且つスムーズに移動可能になっている。なお、脚部３２１の一方には、基材Ｍの温度を非接触で検出する温度センサー３８が取り付けられている。

昇降フレーム３２の連結部３２２の下面中央には、上部ヒーター昇降機構３４を介して上部ヒーター３５が取り付けられている。

昇降フレーム３２の一対の脚部３２１は、下端同士が基材搬送装置Ｃの固定フレーム４１を介して連結されている。また、下部ヒーター３７は、下部ヒーター昇降機構３６を介して固定フレーム４１に取り付けられている。

メインフレーム３１の梁３１１の中央には、例えばウォームギア式のスクリュージャッキ３３（予熱高さ調整機構）が設けられている。スクリュージャッキ３３の可動シャフト３３２の下端は昇降フレーム３２の連結部３２２に連結されている。そのため、スクリュージャッキ３３のハンドル３３１（図６）を回すことにより、昇降フレーム３２が上下に移動するようになっている。なお、スクリュージャッキ３３はモーターで駆動できるようにしてもよい。

昇降フレーム３２が昇降すると、昇降フレーム３２に支持された基材搬送装置Ｃも昇降フレーム３２と共に昇降する。従って、スクリュージャッキ３３の操作により、上金型２３及び下金型２４の大きさや形状に合わせて、基材Ｍを保持及び搬送する高さを調整することができる。

また、昇降フレーム３２が昇降すると、昇降フレーム３２に支持された上部ヒーター３５及び下部ヒーター３７も昇降フレーム３２と共に昇降する。従って、スクリュージャッキ３３の操作により、基材Ｍを保持及び搬送する高さに合わせて、基材Ｍが予熱される予熱位置の高さが自動的に調整される。

＜ヒーター昇降機構＞
図９は上部ヒーター昇降機構３４の正面図であり、図１０はその側面図である。上部ヒーター昇降機構３４及び下部ヒーター昇降機構３６は、実質的に同一の構成を有するため、両者を代表して上部ヒーター昇降機構３４の構成について以下に説明する。

上部ヒーター昇降機構３４は、ハンドル３４１、固定板３４２、可動板３４３（フレーム３７０）、一対の第１リンク３４４ａ、一対の第２リンク３４４ｂ、一対のジョイントピン３４５、ジョイントロッド３４６ａ、３４６ｂ、３４６ｃ、３４６ｄ、各一対のロッドホルダ３４７ａ、３４７ｂ、３４７ｃ、３４７ｄ及び送りねじ機構（送りねじ３４８ａ、ナット３４８ｂ）を備える。

なお、本実施形態では、上部ヒーター３５のフレーム３５０が上部ヒーター昇降機構３４の可動板３４３を兼ねていて、下部ヒーター３７のフレーム３７０が下部ヒーター昇降機構３６の可動板３６３を兼ねている。

また、図５に示されるように、上部ヒーター昇降機構３４の固定板３４２は昇降フレーム３２の連結部３２２に固定され、可動板３４３には上部ヒーター３５が設けられている。また、下部ヒーター昇降機構３６の固定板３６２は基材搬送装置Ｃの固定フレーム４１に固定され、可動板３６３には下部ヒーター３７が設けられている。

図９−１０に示されるように、第１リンク３４４ａと第２リンク３４４ｂは同一構造の部材であり、それぞれ長手方向における両端部と中央部に連結用の孔が形成されている。第１リンク３４４ａと第２リンク３４４ｂとは、それぞれの中央部の孔に挿し込まれたジョイントピン３４５によって旋回可能に連結されている。

各第１リンク３４４ａは、一端部においてジョイントロッド３４６ａと連結し、他端部においてジョイントロッド３４６ｄと連結する。また、各第２リンク３４４ｂは、一端部においてジョイントロッド３４６ｂと連結し、他端部においてジョイントロッド３４６ｃと連結する。

固定板３４２の下面の四隅には、ジョイントロッド３４６ａを支持する一対のロッドホルダ３４７ａと、ジョイントロッド３４６ｂを支持する一対のロッドホルダ３４７ｂが固定されている。

正面側（図１０における左側）に配置されたロッドホルダ３４７ａには、ジョイントロッド３４６ａの先端部を収容する、Ｘ軸方向に延びる溝３４７ａｃが形成されている。溝３４７ａｃの幅はジョイントロッド３４６ａの外径と略同じ大きさであり、ジョイントロッド３４６ａは溝３４７ａｃに沿ってＸ軸方向のみに移動可能に一対のロッドホルダ３４７ａによって支持される。

背面側（図１０における右側）のロッドホルダ３４７ｂには、ジョイントロッド３４６ｂの先端部と嵌合する丸穴が形成されている。ジョイントロッド３４６ｂは、その両端が一対のロッドホルダ３４７ｂの丸穴にそれぞれ挿し込まれ、一対のロッドホルダ３４７ｂによって固定的に支持される。

同様に、可動板３４３の上面の四隅には、ジョイントロッド３４６ｃを支持する一対のロッドホルダ３４７ｃと、ジョイントロッド３４６ｄを支持する一対のロッドホルダ３４７ｄが固定されている。

正面側に配置されるロッドホルダ３４７ｃは、ロッドホルダ３４７ａと同一構成の部材であり、ジョイントロッド３４６ｃをＸ軸方向のみに移動可能に支持する。また、背面側のロッドホルダ３４７ｄは、ロッドホルダ３４７ｂと同様に、ジョイントロッド３４６ｄを固定的に支持する。

上記のリンク機構により、固定板３４２と可動板３４３とが、平行を維持しながら間隔が変えられるように連結されている。その結果、可動板３４３は固定板３４２との平行を維持しながら、上下に移動可能となっている。これにより、基材Ｗと上部ヒーター３５との平行を維持しながら基材Ｗと上部ヒーター３５との間隔を調整することが可能になっている。

固定板３４２の後端部（図１０における右端部）には、送りねじ３４８ａが回転可能に取り付けられている。送りねじ３４８ａの一端には、送りねじ３４８ａの回転を操作するためのハンドル３４１が取り付けられている。また、可動板３４３の後端には、送りねじ３４８ａと係合するナット３４８ｂが固定されている。そのため、ハンドル３４１を回すことにより、ナット３４８ｂと共に可動板３４３が昇降するようになっている。

＜基材搬送装置＞
次に、基材搬送装置Ｃの構成について説明する。上述したように、基材搬送装置Ｃは、搬送部４０及び基材保持部５０を備える。

＜搬送部＞
図１１、図１２及び図１３は、それぞれ搬送部４０の平面図、右側面図及び正面図である。

搬送部４０は、固定フレーム４１、一対の中継フレーム４２、可動フレーム４３、一対のリニアガイドウェイ４４及び各一対のロッドレスシリンダー４５、４６を備える。

固定フレーム４１は、予熱装置３０の昇降フレーム３２に固定されている。固定フレーム４１は、幅方向（Ｙ軸方向）両端部に、Ｘ軸方向に延びる一対のアーム４１１を有している。各アーム４１１の上面には、略全長に亘って、リニアガイドウェイ４４のレール４４１が取り付けられている。リニアガイドウェイ４４は、転動体を使用して、比較的に大きな荷重を低摩擦で正確にＸ軸方向に直進移動可能に支持する。

可動フレーム４３の下面の四隅には、一対のリニアガイドウェイ４４の合わせて４つのキャリッジ４４２が取り付けられている。左側（図１３における左側）のリニアガイドウェイ４４の２つのキャリッジ４４２は左側のアーム４１１に取り付けられたレール４４１と係合し、右側（図１３における右側）のリニアガイドウェイ４４の２つのキャリッジ４４２は右側のアーム４１１に取り付けられたレール４４１と係合する。

ロッドレスシリンダー４５は、Ｘ軸方向に延びるシリンダーチューブ４５１と、このシリンダーチューブ４５１に沿って走行可能なキャリッジ４５２を備える。シリンダーチューブ４５１は、固定フレーム４１のアーム４１１に沿って配置され、アーム４１１の前後両端に取り付けられた一対のシリンダーホルダ４１２によって保持されている。ロッドレスシリンダー４５のキャリッジ４５２には、ロッドレスシリンダー４６を保持するシリンダーホルダ４２の後端部（図１２における右端部）が固定されている。なお、ロッドレスシリンダー４６は、シリンダーチューブ４６１の長さを除いては、ロッドレスシリンダー４５と同一構成の部材である。

ロッドレスシリンダー４６も固定フレーム４１のアーム４１１に沿って配置されている。ロッドレスシリンダー４６のキャリッジ４６２は、可動フレーム４３の側面に取り付けられている。すなわち、可動フレーム４３は、ロッドレスシリンダー４５、４６を介して固定フレーム４１に連結されている。そのため、可動フレーム４３は、ロッドレスシリンダー４５又はロッドレスシリンダー４６によって、Ｘ軸方向に駆動されるようになっている。

なお、図１１及び図１２では、キャリッジ４５２及び４６２の両方が最前端（図中左端）まで移動した状態（図２及び図６と同じ状態）を示している。このとき、可動フレーム４３に取り付けられる基材保持部５０は基材セット位置に配置される。

この状態から、キャリッジ４６２のみを最後端（図１２における右端）まで移動させると、図４と同じ状態となり、可動フレーム４３に取り付けられる基材保持部５０は成形位置に配置される。すなわち、ロッドレスシリンダー４６のストローク（可動距離）が、基材セット位置から成形位置までの距離と一致するように調整されている。

この状態から、更にキャリッジ４５２を最後端まで移動させると、図３と同じ状態となり、可動フレーム４３に取り付けられる基材保持部５０は予熱位置に配置される。すなわち、ロッドレスシリンダー４５のストロークが、成形位置から予熱位置までの距離と一致するように調整されている。

このように、直列に連結された二段のロッドレスシリンダー４５、４６の駆動により、基材保持部５０を基材セット位置、成形位置及び予熱位置の間で移動可能となっている。

＜基材保持部＞
図１４及び図１５は、それぞれ基材保持部５０の平面図及び正面図である。また、図１６は、図１４におけるＡ−Ａ矢視図である。

基材保持部５０は、基材Ｍの搬送中及び予熱中に基材Ｍを保持し、予熱された基材Ｍが成形位置まで搬送されたときに基材Ｍを投下して下金型２４の上に載せる機構である。基材保持部５０は、Ｘ軸方向に延びる一対の基材支持アーム５２（右アーム５２Ｒ、左アーム５２Ｌ）と、この一対の基材支持アーム５２を連結するアーム連結部６０を備える。図１７は、アーム連結部６０（但し、可動フレーム４３及び摺動プレート６７を除く。）の底面図である。アーム連結部６０は、各基材支持アーム５２をＹ軸方向に移動可能に支持する。

一対の基材支持アーム５２は、基材保持部５０の幅方向（Ｙ軸方向）における中心面ＣＰ_Ｙ（ＺＸ平面）に対して対称に配置される。また、右アーム５２Ｒと左アーム５２Ｌは、中心面ＣＰ_Ｙに対して実質的に（すなわち、ねじの巻き方等の些事を除いては）左右対称に構成されている。一対の基材支持アーム５２は、中心面ＣＰ_Ｙに対する配置の対称性を保ちながら、間隔を変えられるように構成されている。

一対の基材支持アーム５２に基材Ｍを載せた状態で、一対の基材支持アーム５２の間隔を狭めると、基材Ｍは一対の基材支持アーム５２の側壁（後述のガイドプレート７７）に挟まれて基材保持部５０の幅方向中央（中心面ＣＰ_Ｙ）へ寄せられる。基材搬送装置Ｃは、基材Ｍを成形位置に搬送したときに、基材保持部５０の中心面ＣＰ_Ｙが下金型２４のＹ軸方向中央に位置するように構成されている。従って、基材Ｍを中心面ＣＰ_Ｙへ寄せることにより、成形位置において基材Ｍを投下したときに、基材Ｍが下金型２４のＹ軸方向中央に載せることが可能になる。その結果、下金型２４上への基材Ｍの配置誤差を補うために必要な基材Ｍのマージンを減らすことができ、基材Ｍの利用効率を上げることが可能になる。また、基材Ｍの位置ずれによる成形不良の発生を減らすことができる。

アーム連結部６０は、可動フレーム４３と、リニアガイドウェイ６１と、一対のＬ字アングル６８（フレーム部）と、第１基材センタリング機構６０Ａを備える。なお、本実施形態では、搬送部４０の可動フレーム４３が、アーム連結部６０のフレームを兼ねている。

可動フレーム４３、リニアガイドウェイ６１及び一対のＬ字アングル６８を含む複数の部材から、一対の基材支持アーム５２をＹ軸方向に可動に支持する可動支持部６０Ｂが構成される。また、第１基材センタリング機構６０Ａは、一対の基材支持アーム５２の中心面ＣＰ_Ｙに対する配置の対称性を保ちながら、各基材支持アーム５２をＹ軸方向に移動させて、一対の基材支持アーム５２の間隔を変更可能な機構である。

第１基材センタリング機構６０Ａは、ギア機構Ｇと、連結板６８１及び６８２を備える。ギア機構Ｇは、ラックガイド６２と、ラック６３及び６４と、ピニオン６５と、操作ノブ６５１と、二対の摺動シュー６６１及び６６２と、摺動プレート６７を備える。なお、図１７において、摺動プレート６７は図示省略されている。

リニアガイドウェイ６１は、Ｙ軸方向に延びる１本のレール６１１と、このレール６１１上を走行する２個のキャリッジ６１２（右キャリッジ６１２Ｒ、左キャリッジ６１２Ｌ）を備える。レール６１１は可動フレーム４３の上面に固定され、各キャリッジ６１２にはＬ字アングル６８を介してＸ軸方向に延びる基材支持アーム５２の後端部が固定されている。また、ラック６３及び６４とピニオン６５を収容するラックガイド６２は、レール６１１に沿って配置され、可動フレーム４３の上面に固定されている。

図１７に示されるように、ラックガイド６２の下面には、長手方向に延びる２つの溝６２１、６２２が形成されている。また、ラックガイド６２の下面中央付近には、ラックガイド６２を鉛直に貫通する貫通穴６２４が形成されている。貫通穴６２４の直径は、溝６２１と溝６２２とを隔てる隔壁６２５の幅よりも大きく、貫通穴６２４は溝６２１及び溝６２２と連絡している。

正面側（図１７における下側）の溝６２１にはラック６３が収容され、背面側（図１７における上側）の溝６２２にはラック６４が収容される。ラック６３及び６４は、歯を向い合わせて配置される。また、貫通穴６２４にはピニオン６５が収容される。このようにラック６３、６４及びピニオン６５をラックガイド６２内に収容することにより、ピニオン６５がラック６３及び６４のそれぞれと係合するようになっている。なお、ラック６３とラック６４の歯の形状は同一であり、ラック６３とラック６４とは、ピニオン６５の回転に伴い、Ｙ軸方向において互いに逆向きに等距離移動するようになっている。また、本実施形態では、ラック６３とラック６４は、これら２つの配置関係がピニオン６５の回転軸を対称軸とする２回の回転対称性を有するように、配置されている。

なお、ラック６３及びラック６４は、それぞれ溝６２１及び溝６２２にガイドされて、Ｙ軸方向のみに移動可能に保持されている。また、ピニオン６５は、貫通穴６２４内で回転可能に保持されている。すなわち、ラック６３、ラック６４及びピニオン６５から構成されるラックアンドピニオン機構が、ラックガイド６２内に作動可能に収容されている。各ラック６３、６４の下面には、摺動シュー６６１及び６６２が取り付けられている。また、ピニオン６５の下面には、ラック６３、６４とピニオン６５の高さを合わせるためのスペーサ６５２が取り付けられている。図１６に示されるように、摺動シュー６６１、６６２及びスペーサ６５２の下には、摺動プレート６７が敷かれている。摺動プレート６７は、例えば真鍮等の滑り性及び耐摩耗性に優れた材料から形成され、その上面に対して摺動シュー６６１、６６２及びスペーサ６５２を低摩擦で摺動可能にする。

ピニオン６５に連結された操作ノブ６５１（ピニオン駆動部）は、貫通穴６２４を通ってラックガイド６２の外部に突出している。そのため、ラックガイド６２の外部から操作ノブ６５１を回すことにより、ラックガイド６２内に収容されたピニオン６５を回転させ、その結果、ピニオン６５と係合するラック６３及びラック６４をＹ軸方向へそれぞれ逆向きにスライドさせることが可能になっている。

図１７に示されるように、リニアガイドウェイ６１の右キャリッジ６１２Ｒは、連結板６８１（第１作動片）によってラック６３の右端部に連結されている。また、図１６に示されるように、連結板６８１の一端は、ラック６３と摺動シュー６６２とで挟まれて、ボルトで締め付けられて、ラック６３に固定されている。摺動シュー６６２は、連結板６８１の厚さの分だけ、ラック６３に直接固定される摺動シュー６６１よりも高さが低くなっている。また、連結板６８１の他端は、右キャリッジ６１２ＲとＬ字アングル６８とで挟まれて、ボルトで締め付けられて、右キャリッジ６１２Ｒに固定されている。そのため、右キャリッジ６１２Ｒ及びこれに固定された右アーム５２Ｒは、操作ノブ６５１の回転操作に応じて、ラック６３と共にＹ軸方向に移動する。

リニアガイドウェイ６１の左キャリッジ６１２Ｌは、連結板６８２（第２作動片）によってラック６４の左端部に連結されている。そのため、左キャリッジ６１２Ｌ及びこれに固定された左アーム５２Ｌは、操作ノブ６５１の回転操作に応じて、ラック６４と共にＹ軸方向に移動する。

上述したように、ラック６３とラック６４は、操作ノブ６５１の回転操作に対して、Ｙ軸方向に互いに逆向きに等距離移動する。そのため、操作ノブ６５１を回転操作することで、右アーム５２Ｒと左アーム５２Ｌとの間隔を、最小値Ｗ１と最大値Ｗ２（図１５）の間で変化させることができる。このとき、右アーム５２Ｒと左アーム５２Ｌとは、中心面ＣＰ_Ｙに対して常に対称な位置に配置される。

また、図１７に示されるように、連結板６８２は、ラックガイド６２の隔壁６２５が形成されていない溝結合部６２３を横断して、左キャリッジ６１２Ｌとラック６４とを連結する。そのため、連結板６８２は、溝結合部６２３が形成されている（すなわち、隔壁６２５が形成されていない）範囲内でＹ軸方向に移動可能になっている。

＜基材支持アーム＞
図１８は、基材支持アーム５２（左アーム５２Ｌ）の正面図である。なお、右アーム５２Ｒと左アーム５２Ｌは中心面ＣＰ_Ｙに対して実質的に対称であるため、以下では代表して左アーム５２Ｌについて説明する。

基材支持アーム５２は、フレーム５２０と、フレーム５２０上に設けられた基材保持・投下機構７０と、第２基材センタリング機構８０を備える。第２基材センタリング機構８０は、フレーム５２０の張出部５２０ａの上面に取り付けられている。フレーム５２０は、横断面がＬ字形のＸ軸方向に延びる部材であり、溶接等によりアーム連結部６０のＬ字アングル６８に一体に固定される。左アーム５２Ｌのフレーム５２０は、左側のＬ字アングル６８を介してリニアガイドウェイ６１の左キャリッジ６１２Ｌに固定される。また、右アーム５２Ｒのフレーム５２０は、右側のＬ字アングル６８を介して右キャリッジ６１２Ｒに固定される。

＜基材保持・投下機構＞
図１９及び図２０は、それぞれ左アーム５２Ｌにおける基材保持・投下機構７０の正面図及び右側面図である。基材保持・投下機構７０は、シャフト７２、一対の軸受７３、複数の支持ピン７４、押出しバー７５、一対のクランプ７６、ガイドプレート７７及びモーター７８を備える。モーター７８、一対の軸受７３及びシャフト７２を含む複数の部材から、後述する投下位置と保持位置との間で支持ピン７４を駆動する駆動部が構成される。

モーター７８は、フレーム５２０とは反対側からＬ字アングル６８に取り付けられる。

フレーム５２０に沿ってＸ軸方向に延びるシャフト７２は、フレーム５２０に固定された一対の軸受７３により回転可能に支持される。また、シャフト７２の一端は、カップリングを介して、Ｌ字アングル６８を貫通するモーター７８の駆動軸に連結される。

シャフト７２の側面には、基材Ｍを下方から支持する複数の支持ピン７４（基材支持部）が、長手方向に等間隔に垂直に固定される。すなわち、複数の支持ピン７４が、シャフト７２から半径方向の一方向に突出し、シャフト７２の長手方向に一列に整列している。複数の支持ピン７４は、同一平面上に配置され、一つの平面部分を形成する。

押出しバー７５（押出部）及びクランプ７６（オフセット連結部）を含む複数の部材から基材押出部が構成される。押出しバー７５は、丸棒を略Ｕ字状に折り曲げた平面形状の部材（平面部分）であり、その両端が一対のクランプ７６を介してシャフト７２に固定される。一対のクランプ７６は支持ピン７４と平行にシャフト７２に取り付けられ、押出しバー７５の両端が各クランプ７６の先端部に垂直に取り付けられる。クランプ７６を介して押出しバー７５をシャフト７２に取り付けることにより、平面形状の押出しバー７５がシャフト７２の回転軸Ｒｃから支持ピン７４の長手方向に所定距離Ｄ（図１９）だけ離されて（オフセットさせて）シャフト７２に連結される。

図１９に示されるように、押出しバー７５がシャフト７２（より具体的にはクランプ７６）から突出する方向（図１９の実線図においては上方。）は、支持ピン７４がシャフト７２から突出する方向（図１９の実線図においては右方向。）に対して、基材投下時におけるシャフト７２の回転方向と逆向き（すなわち、図１９における反時計回り）に９０度ずれている。従って、保持位置から投下位置に切り替わる際に、押出しバー７５は支持ピン７４から９０度位相が遅れて旋回する。

ガイドプレート７７は、Ｌ字状に折り曲げられた板状部材であり、フレーム５２０との間でシャフト７２を囲うように、フレーム５２０の張出部５２０ａの下面に取り付けられる。ガイドプレート７７の下垂部７７ａには、複数のＺ軸方向に延びるＵ字状の細長い切込部（スロット）７７ｂが、各支持ピン７４に対応する位置に形成されている。ガイドプレート７７の下垂部７７ａは、支持ピン７４上に保持された基材Ｍの一端面（側面）と対向する位置に配置される。

本実施形態のモーター７８には例えば空圧モーターが使用される。空圧モーターを使用することで、基材保持・投下機構７０の軽量化と、作動時に発生する衝撃の緩和が可能になる。なお、モーター７８には他の方式のモーター（例えば、油圧モーターやサーボモーター等の電気モーター）を使用することもできる。

モーター７８は、シャフト７２と、シャフト７２に固定された支持ピン７４及び押出しバー７５を、Ｘ軸方向に延びる回転軸Ｒｃの周りに９０度の回転角で反転駆動する。これにより、支持ピン７４及び押出しバー７５は、図１９において実線で示された保持位置と、破線で示された投下位置との間を往復移動（旋回）する。なお、右アーム５２Ｒと左アーム５２Ｌのモーター７８の駆動は同期制御され、右アーム５２Ｒと左アーム５２Ｌは同時に保持位置から投下位置に（又は、投下位置から保持位置に）切り替えられる。

図１９に示されるように、左右一対の基材支持アーム５２の複数の支持ピン７４が保持位置にあるとき、これら複数の支持ピン７４が同一水平面上に配置されるため、複数の支持ピン７４の上に基材Ｍを載せて保持することができる。基材Ｍの搬送中及び予熱中には、基材支持アーム５２は保持位置に保たれる。

投下位置においては、支持ピン７４が鉛直に配置されるため、支持ピン７４上で基材Ｍを保持することができない。左右の基材支持アーム５２の支持ピン７４上に基材Ｍが載置された状態で、左右の基材支持アーム５２の支持ピン７４の位置が同時に保持位置から投下位置に切り替わると、基材Ｍは姿勢を維持したまま鉛直に落下する。

上述したように、シャフト７２（より正確にはクランプ７６）から押出しバー７５が突出する方向は、支持ピン７４が突出する方向から（図１９において反時計回りに）９０度ずれている。保持位置において、押出しバー７５はシャフト７２から上方（図１９における０時の方向）に延び、基材Ｍと干渉しない位置に配置される。保持位置から投下位置に切り替わると、押出しバー７５は、支持ピン７４と入れ替わるように、図１９における０時の方向から基材Ｍが配置される水平方向（３時の方向）に時計回りに旋回する。

また、上述したように、押出しバー７５は、クランプ７６を介することで、回転軸Ｒｃから支持ピン７４の長手方向（図１９における３時の方向）に距離Ｄだけ離れてシャフト７２に連結されている。そのため、図１９において破線で示される投下位置における押出しバー７５の高さは、実線で示される保持位置における支持ピン７４（及び支持ピン７４の上に載置される基材Ｍ）よりも低くなる。

保持位置から投下位置に切り替わる際の押出しバー７５の移動速度は、基材Ｍが自由落下する速度よりも速い。そのため、基材Ｍは、旋回する押出しバー７５により、上方から下方の下金型２４に向けて押し出される。また、破線で示される投下位置において、押出しバー７５は水平に配置される。従って、基材Ｍは押出しバー７５により垂直下向きに押し出される。

押出しバー７５を使用せずに、基材Ｍを初速ゼロで自由落下させた場合、基材Ｍの初速の僅かな分布（ばらつき）が、下金型２４に到達する際の基材Ｍの高さの大きな分布を与える。そのため、下金型２４に到達する際の基材Ｍの姿勢が大きく乱れて、基材Ｍが成形に適さない歪んだ状態で下金型２４上に載ってしまう場合がある。押出しバー７５によって、基材Ｍに所定の大きさの鉛直方向の初速を均一に与えることにより、基材Ｍを水平に保ったまま下金型２４上に投下させることが可能になり、より確実に基材Ｍを適切な状態で下金型２４上に載置することが可能になる。

また、基材Ｍが投下される際、支持ピン７４や押出しバー７５によって基材ＭにＹ軸方向の力が与えられる可能性があるが、ガイドプレート７７によって基材ＭのＹ軸方向の移動が防止され、基材Ｍを正確に鉛直方向に投下させることが可能になっている。

＜第２基材センタリング機構＞
図２１及び図２２は、それぞれ左アーム５２Ｌにおける第２基材センタリング機構８０の平面図及び正面図である。第２基材センタリング機構８０は、ギア機構８０Ｇと押板８８１及び８８２を備える。ギア機構８０Ｇは、第１基材センタリング機構６０Ａのギア機構Ｇと同一構成のものである。第２基材センタリング機構８０では、第１基材センタリング機構６０Ａの連結板６８１及び６８２に替えて、押板８８１（第１作動片）及び押板８８２（第２作動片）が、ラック８３及び８４にそれぞれ固定されている。第２基材センタリング機構８０は、ピニオン８５に連結された操作ノブ８５１の回転操作に応じて、奥行方向（Ｘ軸方向）の中心面ＣＰ_Ｘ（ＹＺ平面）に対する押板８８１及び８８２の対称な位置関係を保ちながら、押板８８１及び８８２をＸ軸方向へ逆向きに移動させ、一対の押板８８１及び８８２の間隔を変えられるように構成されている。

一対の基材支持アーム５２に基材Ｍを載せた状態で、押板８８１と押板８８２の間隔を狭めると、基材Ｍは一対の押板８８１と押板８８２とで挟まれて、基材支持アーム５２の奥行方向中央（中心面ＣＰ_Ｘ）へ寄せられる。基材搬送装置Ｃは、基材Ｍを成形位置に搬送したときに、基材保持部５０の中心面ＣＰ_Ｘが下金型２４のＸ軸方向中央に位置するように構成されている。従って、基材Ｍを中心面ＣＰ_Ｘへ寄せることにより、成形位置において基材Ｍを投下したときに、基材Ｍを下金型２４のＸ軸方向中央に載せることが可能になる。すなわち、第２基材センタリング機構８０は、第１基材センタリング機構６０Ａと同様に、基材Ｍの利用効率の向上を可能にすると共に、成形不良の防止を可能にする。

上述したように、基材Ｍは、第１基材センタリング機構６０Ａによって基材保持部５０の幅方向中央に寄せられ、第２基材センタリング機構８０によって基材保持部５０（より具体的には、一対の基材支持アーム５２）の奥行方向中央に寄せられる。その結果、基材Ｍは、基材保持部５０の水平方向中央に配置される。また、基材搬送装置Ｃは、基材Ｍを成形位置に搬送したときに、基材保持部５０の水平方向中央が、下金型２４の水平方向中央の真上に位置するように構成されている。従って、基材Ｍは、成形位置に搬送されたときに下金型２４の真上に配置されるため、成形位置において基材保持部５０から投下されると、下金型２４の中央に載せられる。

＜制御システム＞
図２３は、プレス成形システム１の制御システムの概略構成を示すブロック図である。プレス成形システム１は、プレス成形システム全体を統合制御するコントローラー２と、油圧作動装置（油圧シリンダー２１）への油圧の供給を制御する油圧制御部３と、空圧作動装置（ドア開閉器１３、ロッドレスシリンダー４５、４６及びモーター７８）への空圧の供給を制御する空圧制御部４と、真空チャンバー１０の吸排気を制御する真空制御部５と、予熱装置３０の赤外線ヒーター素子３５１及び３７１並びに上熱板２２ａの電熱ヒーター２２１及び下熱板２５ａの電熱ヒーター２５１の作動／停止を個別に制御するヒーター制御部６を備える。なお、ヒーター制御部６は、温度センサー３８の検出結果に基づいて赤外線ヒーター素子３５１及び３７１に供給する電力を制御し、温度センサー２２２及び２５２の検出結果に基づいて伝熱ヒーター２２１及び２５１に供給する電力をそれぞれ制御する。油圧制御部３、空圧制御部４、真空制御部５及びヒーター制御部６は、コントローラー２と通信可能に接続されていて、コントローラー２の制御下で動作する。

＜動作方法＞
次に、プレス成形システム１の動作について説明する。
まず、スクリュージャッキ３３のハンドル３３１を操作して、成形金型（上金型２３、下金型２４）の形状及び寸法に合わせて、予熱高さを調整する。

次に、上部ヒーター昇降機構３４のハンドル３４１を操作して、基材の厚さに合わせて、基材Ｍの上面と上部ヒーター３５の下面（ヒーター面）との高さを調整する。また、下部ヒーター昇降機構３６のハンドル３６１を操作して、基材の厚さに合わせて、基材Ｍの下面と下部ヒーター３６の上面（ヒーター面）との高さを調整する。

なお、プレス成形システム１の起動時（初期状態）において、基材保持部５０は予熱位置に配置されている。また、支持ピン７４は基材Ｍを保持可能な保持位置に配置されている。また、第１基材センタリング機構６０Ａ（及び、第２基材センタリング機構８０）は、右アーム５２Ｒと左アーム５２Ｌ（及び、押板８８１と押板８８２）の間隔が最大のＷ２となる状態で保持されている。また、正面ドア１２は開かれ、真空チャンバー１０内は大気圧に保たれる。

次に、コントローラー２は、ヒーター制御部６により各ヒーター領域３５ｄ、３７ｄの作動／停止を設定する。コントローラー２は、作動に設定されたヒーター領域３５ｄ、３７ｄに対応する赤外線ヒーター素子３５１及び３７１のみに通電するよう、ヒーター制御部６を制御する。

予熱装置３０の動作が安定したら、コントローラー２は、ロッドレスシリンダー４５及び４６を駆動させて、基材保持部５０を基材セット位置に移動させる。

基材セット位置において、基材保持部５０（支持ピン７４）の上に基材Ｍが載せられる。次に、第１基材センタリング機構６０Ａの操作ノブ６５１の操作により、右アーム５２Ｒと左アーム５２Ｌが中心面ＣＰ_Ｙに近付けられ、右アーム５２Ｒ及び左アーム５２Ｌの各ガイドプレート７７間で基材Ｍが挟み込まれて、Ｙ軸方向における基材Ｍの中心が中心面ＣＰ_Ｙに寄せられる（Ｙ軸基材センタリング工程）。

次に、各基材支持アーム５２について、第２基材センタリング機構８０の操作ノブ６５１の操作により、押板８８１と押板８８２が中心面ＣＰ_Ｘに近付けられ、押板８８１と押板８８２との間で基材Ｍが挟み込まれて、Ｘ軸方向における基材Ｍの中心が中心面ＣＰ_Ｘに寄せられる（Ｘ軸基材センタリング工程）。

次に、コントローラー２がロッドレスシリンダー４５及び４６を作動させて、基材Ｍを保持する基材保持部５０を予熱位置に移動させる。また、コントローラー２は、ドア開閉器１３を作動させて正面ドア１２を閉じた後、真空制御部５を作動させて真空チャンバー１０内を真空引きする。

コントローラー２は、基材Ｍが載せられた基材保持部５０を上部ヒーター３５と下部ヒーター３６とで挟まれた予熱位置に真空下で所定の予熱時間だけ停留させた後、ロッドレスシリンダー４５を作動させて予熱された基材Ｍを保持する基材保持部５０を成形位置に移動させる。

コントローラー２は、成形位置において基材保持部５０を停留させ、各基材支持アーム５２のモーター７８によりシャフト７２を駆動させて、支持ピン７４及び押出しバー７５を保持位置から投下位置へ旋回させ、基材Ｍを下金型２４の上に投下する。

次に、コントローラー２は、基材保持部５０を予熱位置へ退避させた後、油圧シリンダー２１を駆動して上金型２３を降下させ、上金型２３と下金型２４との間で予熱された基材Ｍを所定時間だけ加圧する（プレス成形工程）。

プレス成形後、コントローラー２は、油圧シリンダー２１を駆動して上金型２３を上昇させると共に、真空制御部５を作動させて真空チャンバー１０内を大気圧に戻す。そして、コントローラー２は、ドア開閉器１３を作動させて正面ドア１２を開き、作業者が下金型２４から成形品Ｍを取り出す。

＜自動化構造＞
上記の実施形態では、予熱高さ調整機構３３、上部ヒーター昇降機構３４、下部ヒーター昇降機構３６、第１基材センタリング機構６０Ａ及び第２基材センタリング機構８０が、それぞれハンドル３３１、ハンドル３４１、ハンドル３６１、操作ノブ６５１及び操作ノブ８５１によって手動操作されるように構成されているが、本発明はこの構成に限定されない。これらのハンドル又は操作ノブの全部又は一部に替えて、各機構を駆動するサーボモーター等の駆動装置を設けて、各機構を自動化することもできる。

図２４は、各機構を自動制御する機構制御システム（機構制御部７）の一例を示すブロック図である。予熱高さ調整機構３３、上部ヒーター昇降機構３４、下部ヒーター昇降機構３６、第１基材センタリング機構６０Ａ及び第２基材センタリング機構８０には、各機構を駆動するサーボモーター３３ｍ、３４ｍ、３６ｍ、６０ｍ及び８０ｍがそれぞれ設けられる。サーボモーター３３ｍ、３４ｍ、３６ｍ、６０ｍ及び８０ｍはサーボアンプ３３ａ、３４ａ、３６ａ、６０ａ及び８０ａをそれぞれ介して駆動制御部７に接続される。駆動制御部７は、コントローラー２の指令に基づいて各サーボアンプに制御信号を送信し、この制御信号に基づいて各サーボアンプは各サーボモーターに駆動電力を供給する。この構成により、予熱高さ調整機構３３、上部ヒーター昇降機構３４、下部ヒーター昇降機構３６、第１基材センタリング機構６０Ａ及び第２基材センタリング機構８０の自動化が可能になる。

なお、機構制御システムにおいて、サーボモーターの代わりにステッピングモータ等の駆動量の制御が可能な別の種類のモーターを使用してもよい。また、電動機に限らず、油圧又は空圧のアクチュエータを使用してもよい。また、回転モーターと回転−直動変換機構とを組み合わせたアクチュエータに限らず、リニアモーターやシリンダー等の他の種類の直動アクチュエータを使用してもよい。

また、基材保持部５０上で基材が配置される領域を検出する基材配置領域検出手段を設け、基材配置領域検出手段によって検出された基材配置領域に基づいてヒーター制御部６が各ヒーター領域３５ｄ、３７ｄの作動／停止を制御する構成としてもよい。基材配置領域検出手段は、例えば第１基材センタリング機構６０Ａ及び第２基材センタリング機構８０のギア機構Ｇに、ピニオン６５の回転角又はラック６３及び６４の位置を検出するセンサーとして設けることができる。また、例えばレーザー光の反射を使用した非接触式の判別変位センサーや、ビデオカメラの映像の画像解析により、基材Ｍの位置を直接検出する構成としてもよい。

上述した本発明の実施形態では、基材センタリング装置（機構）が搬送装置に組み込まれている。この構成により、搬送装置とは別に基材センタリング装置を設置するスペースが不要になるため、成形システムの設置に必要な面積を削減することが可能になる。また、搬送装置から基材センタリング装置に（基材センタリング装置から搬送装置に）基材を移し替える工程が不要になるため、基材の搬送及びセンタリングに要する時間の削減が可能になる。

また、上述した本発明の実施形態では、上部ヒーター３５及び下部ヒーター３７が、複数のヒーター領域３５ｄ及び３７ｄにそれぞれ分割されており、加熱する基材Ｍのサイズに応じてヒーター領域３５ｄ及び３７ｄの作動／停止を個別に切り替えることが可能になっている。この構成により、基材Ｍの加熱に必要なヒーター領域３５ｄ、３７ｄのみを選択的に作動させることが可能になり、基材Ｍのサイズによらずエネルギー利用効率の良い基材Ｍの加熱が可能になる。

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば、明細書中に例示的に記載された構成及び／又は明細書の記載から自明な構成を適宜組み合わせたものも本発明の実施形態の構成に含まれる。

上記の実施形態では、第１基材センタリング機構６０Ａ（第２基材センタリング機構８０）は、一対の基材支持アーム５２（押板８８１、８８２）の両方を移動させることで、基材Ｍのセンタリングを行う構成が採用されているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、基材Ｍの寸法精度が十分であれば、一対の基材支持アーム５２（押板８８１、８８２）の一方を固定し、他方のみを移動させて基材Ｍのセンタリングを行うことも可能である。

上記の実施形態では、基材保持部に基材センタリング機構が備えられているが、基材保持部（あるいは搬送装置）と独立に基材センタリング機構を設けてもよい。

上記の実施形態では、基材Ｍが、第１基材センタリング機構６０Ａ及び第２基材センタリング機構８０により、基材保持部５０の水平方向中央に移動されるように構成されているが、水平方向中央以外の所定位置に基材Ｍが移動される構成としてもよい。この場合、基材Ｍが成形位置に搬送されたときに、所定位置が下金型２４の水平方向中央の真上に位置するようにすることが望ましい。

上記の実施形態では、シャフト７２から支持ピン７４が突出する方向と押出しバー７５が突出する方向とが９０度ずれているが、この角度差は９０度以外の任意の値（例えば、３０度、４５度、６０度、１２０度）にすることができる。但し、この角度が９０度から外れる程、保持位置において押出しバー７５が基材Ｍやプレス成形システム１の他の部分に干渉したり、投下位置において支持ピン７４が基材Ｍやプレス成形システム１の他の部分に干渉したりし易くなる。

１ …成形システム
１０…真空チャンバー
２０…成形装置
３０…予熱装置
４０…搬送部
５０…基材保持部
７０…基材保持・投下機構
６０…第１基材センタリング機構
８０…第２基材センタリング機構

Claims (21)

1. 基材をプレス成形する成形部と、
   前記基材を前記成形部に搬送する搬送部と、
   を備え、
   前記搬送部が、
   前記基材を保持する基材保持部と、
   前記基材保持部に保持された前記基材を少なくとも水平方向の一方向において該基材保持部の所定位置に寄せる基材センタリング機構と、を備えた、
   成形システム。
2. 前記成形部が金型を備え、
   前記基材が前記成形部に搬送されたときに、前記所定位置が前記金型の中央の真上に位置するように構成された、
   請求項１に記載の成形システム。
3. 前記基材センタリング機構がギア機構を備え、
   前記ギア機構が、
   歯面を向かい合わせて平行に配置された第１ラック及び第２ラックと、
   前記第１ラック及び前記第２ラックを移動可能に保持するラックガイドと、
   前記第１ラックの一端部に固定され、その一端が前記ラックガイドの外部まで延びた第１作動片と、
   前記第２ラックの一端部に固定され、その一端が前記ラックガイドの外部まで延びた第２作動片と、
   前記第１ラック及び前記第２ラックと噛み合い、前記ラックガイドに回転可能に保持されたピニオンと、
   前記ピニオンを駆動するピニオン駆動部と、
   を備えた、
   請求項１又は請求項２に記載の成形システム。
4. 前記ラックガイドに、
   前記第１ラックを収容する第１溝と、
   前記第２ラックを収容する第２溝と、
   前記第１溝と前記第２溝とを連絡し、前記ピニオンを収容する貫通穴と、が形成された、
   請求項３に記載の成形システム。
5. 前記ラックガイドの長さ方向における一端側に、前記第１溝と前記第２溝とを隔てる隔壁が形成されていない溝結合部が形成され、
   前記第２作動片が、前記溝結合部を横断して、前記第１ラック側から前記ラックガイドの外部まで延びた、
   請求項４に記載の成形システム。
6. 前記基材センタリング機構が、水平方向である第１方向において前記基材を前記所定位置に寄せる第１基材センタリング機構を含む、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の成形システム。
7. 前記基材保持部が、
   前記第１方向に並んで配置された、前記第１方向と直交する水平方向である第２方向に延びる一対の基材支持アームと、
   前記一対の基材支持アームを連結するアーム連結部と、を備え、
   前記基材支持アームが、
   前記基材を下方から支持する基材支持部と、
   前記基材の前記第２方向における側面と対向する側壁と、を備え、
   前記アーム連結部が、
   少なくとも一方の前記基材支持アームを前記第１方向に可動に支持する可動支持部と、
   前記第１基材センタリング機構と、を備え、
   前記第１基材センタリング機構が、
   前記少なくとも一方の基材支持アームを前記第１方向に駆動して、前記一対の基材支持アームの前記側壁間で前記基材を挟み込むことにより、該基材を前記基材保持部の該第１方向における中央に寄せる、
   請求項６に記載の成形システム。
8. 前記ギア機構が、前記第１基材センタリング機構を駆動する第１ギア機構を含み、
   一方の前記基材支持アームが前記第１ギア機構の前記第１作動片に連結され、
   他方の前記基材支持アームが前記第１ギア機構の前記第２作動片に連結された、
   請求項３を直接又は間接的に引用する請求項７に記載の成形システム。
9. 前記可動支持部が、
   リニアガイドウェイと、
   前記リニアガイドウェイのキャリッジに固定されたフレーム部と、を備え、
   前記第１ギア機構の前記第１作動片及び前記基材支持アームのフレームが、前記可動支持部の前記フレーム部に固定された、
   請求項８に記載の成形システム。
10. 前記基材保持部が、前記基材を保持する保持位置と前記基材を投下する投下位置との間で前記基材支持部を駆動する駆動部を備えた、
    請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の成形システム。
11. 前記駆動部が、
    側面に前記基材支持部が固定され、前記第２方向と平行な回転軸の周りに回動可能に支持されたシャフトと、
    前記シャフトを回転駆動するモーターと、を備えた、
    請求項１０に記載の成形システム。
12. 前記基材支持部が、前記シャフトから半径方向の一方向に突出して、該シャフトの長手方向に一列に整列した複数の支持ピンを有する、
    請求項１１に記載の成形システム。
13. 前記側壁が、前記支持ピン上の前記基材が載置される位置と前記シャフトとの間に配置され、
    前記側壁には、前記回転軸の周りを旋回する前記複数の支持ピンが通る複数のスロットが形成された、
    請求項１２に記載の成形システム。
14. 前記基材支持アームのそれぞれに前記駆動部が設けられた、
    請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載の成形システム。
15. 前記基材保持部が、前記保持位置から前記投下位置に切り替わるときに、前記基材を下方に押し出す基材押出部を備えた、
    請求項１０から請求項１４のいずれか一項に記載の成形システム。
16. 前記基材押出部が、前記シャフトに固定され、前記基材支持部と共に前記回転軸の周りを旋回する、
    請求項１５に記載の成形システム。
17. 前記基材支持部及び前記基材押出部は、それぞれ前記シャフトと平行な平面上に形成された平面部分を有し、
    前記保持位置から前記投下位置に切り替わる際に、前記基材押出部の平面部分が前記基材支持部の平面部分より位相が遅れて旋回する、
    請求項１６に記載の成形システム。
18. 前記保持位置から前記投下位置に切り替わる際に、前記基材押出部の平面部分が前記基材支持部の平面部分より９０度位相が遅れて旋回する、
    請求項１７に記載の成形システム。
19. 前記基材押出部が、
    前記平面部分である押出部と、
    前記基材支持部と平行に延び、前記シャフトと前記押出部とを所定距離だけ離して連結するオフセット連結部と、を備えた、
    請求項１７又は請求項１８に記載の成形システム。
20. 前記基材センタリング機構が、
    前記第１方向と直交する水平方向である第２方向において前記基材を前記所定位置に寄せる第２基材センタリング機構を含む、
    請求項６から請求項１８のいずれか一項に記載の成形システム。
21. 前記第２基材センタリング機構の前記第１作動片及び前記第２作動片が押板であり、
    前記基材が、前記第２基材センタリング機構の前記第１作動片と前記第２作動片とで挟まれることにより、前記第２方向において前記所定位置に寄せられる、
    請求項３を直接又は間接的に引用する請求項２０に記載の成形システム。

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