JP4302447B2 - プレス加工機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
樹脂板と型板とをヒータプレートを設けた二次成形室に入れて真空中で加熱・加圧・冷却等の処理を行い、樹脂板を二次加工するプレス加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂板を金型に入れ加熱圧縮成形する二次加工は、古くはベークライトを原料として小形のプレス加工機で行われ技術的にも長い歴史をもっている。対象とする樹脂材の種類が増加し応用する商品分野の多様化に従い二次加工用プレス加工機についてみると製品の大型化に対応した機械剛性の向上、樹脂材に対応した作業性の向上が計られている。二次加工用プレス加工機のフレーム形態の典型例を図１０、図１１に示す。
【０００３】
図１０は成形装置の正面図、図１１は製品取り出し装置を設けた樹脂板成形装置の側面図である。被加工物が樹脂板の場合、加熱の仕方により反りが発生するので加圧と加熱の方法により二次加工部の構成形態が異なる。
図１０において、保持手段１９により樹脂板Ｐ１がその対辺で二次加工空間に保持されている。４本のガイド柱３で下盤２と上盤４が連結され、それぞれに下部シリンダ９、上部シリンダ５が固設され台座１１上に全体フレームが構成されている。
【０００４】
ガイド柱３で上下方向に移動可能に案内される可動下板１２及び可動上板７のそれぞれに取着される下型１３及び上型８はピストン６，１０により上下方向から樹脂板の方向に接近し当接加圧される。なお、下型１３と上型８には加熱部材が設けられ流体流路１４が設けられ温水、油、蒸気等の還流が可能である。少なくとも金型にはスタンパ１５が取着されている。
【０００５】
図１１において、搬入用コンベア３１でプレス加工機に搬入した樹脂板を保持手段１９に保持させ、二次加工処理を行い搬出手段３３により取り出し搬出用コンベア３２で搬出するようにしたものである。〔例えば特許文献１参照〕
【０００６】
二次加工を真空室で処理するものを図１２に示す。
スタンパと樹脂板とを重ね、これを上下から挟むように熱板を配設して加熱し、ピストンで加圧して二次加工を真空室中で行って加工精度を向上させている。図１２において、対向する上板１と下板２の接合部分に空室を形成し、この空室内にそれぞれのシリンダロッド２６で上下移動可能に上盤３と下盤４とが設けられ、これら二つの盤面で加圧される成形材１５を上下から挟持可能に上熱板５と下熱板６が設けられている。この空室内の空気は気孔１３，１４から給排が可能である。上下の加熱板５，６には接続子１６、基材２０を介し端子２１から給電されている。短時間内に所定温度に上下の熱板を加熱する必要があるので高い電流値を通電させる必要がある。そのため接続子１６は大きい断面積と可撓性を必要とするため可撓性ある薄板を重ねて使用されている。また上盤３と下盤４には導通孔が設けられ冷媒を還流させ冷却が可能となっている。〔例えば特許文献２参照〕
【０００７】
【特許文献１】
〔特開２００３−６２８４５号公報 発明の実施の形態〔００１２〕〜〔００１４〕及び図１、〔００２２〕及び図２〕
【特許文献２】
〔特開２００１−３１５２０２号公報 発明の実施の形態〔０００７〕〜〔００１１〕及び図１〕
【０００８】
二次加工部の真空室を密閉するときの押圧力を圧縮ばねを撓ませて負荷するようにした従来実施されている技術の例を図１３に示す。上チャンバー部１０１を降下させ、上チャッバー部１０１と下チャンバーベース１０２間で気密室を形成し、更に上基準ブロック１０３を降下させて樹脂板Ｐ１を上下のヒータプレート１０４，１０６間で挟持させ、通電して加熱後に、上基準ブロック１０３，下基準ブロック１０７間で加圧して二次成形するものである。
【０００９】
本例では二次加工用の真空室の上蓋が上基準ブロック１０３と一体で降下する。上基準ブロック１０３と一体に構成された上チャンバー部１０１はタイロッド１０５で上下動可能に案内されている。上基準ブロック１０３を内包するように上チャンバー部１０１に角筒部１０１ａが形成されている。角筒部１０１ａに外嵌される上蓋１０８は支持ピン１０９の鍔１０９ａを介し角筒部１０１ａの鍔１０１ｂの下にぶらさがっている。鍔１０１ｂの下面と上蓋１０８の上端面間において支持ピン１０９にばね１１０が外挿されている。
【００１０】
上蓋１０８の内面と角筒部１０１ａとの隙間を気密にするためＯリング１１２が固設されている。角筒部１０１ａの内面にはヒータプレート用の電極支持部材１１１が設けられている。上基準ブロック１０３が降下した時、下チャンバーベース１０２の当接上面１０２ａと上蓋１０８の当接下面１０８ａが接し蓋がされることとなる。上基準ブロック１０３が更に降下するとき、ばね１１０の撓み量が多くなる。上下のヒータプレート１０４，１０６が図示しない型板やブランクプレートを介し樹脂板Ｐ１を挟持した状態でヒータプレートに通電される。下チャンバーベース１０２と上チャンバー部１０１とで形成されている気密室は予め真空化されている。樹脂板Ｐ１が所定温度に達するまで上下のヒータプレート１０４，１０６には所要時間通電される。この温度を検知してから、上基準ブロック１０３が降下して加圧し二次成形を行う。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で例示した二次加工用プレス加工機のフレーム構成は４本のガイド柱により下盤と上盤を強固に連結して主要フレームを構成している。そのため樹脂板を加圧したときの反力は下盤と上盤の中央部分を機外方向に押し出すように作用する。その結果４本のガイド柱を機内中心に向かい曲げるように働くことになる。４本のガイド柱の長さが樹脂板の装着と製品の取り出しのため、若しくは二次加工部を構成する加熱板、冷却盤、真空部材の構造体が大きくなって上盤４の位置が高くなる結果ガイド柱が長くなり主要フレームの変形量が増大するという問題を生ずる。
【００１２】
また、下盤と上盤とを結合するガイド柱のピッチが二次加工室の構造に従って大きくなると、加圧時の反力でこれらの構成要素の変形が大きくなり、樹脂板の仕上がりの形状や寸法精度に及ぼす影響を避けることができないという問題を生ずる。
また、二次加工部において樹脂板を上下のヒータプレートで挟持し通電加熱する場合に、このヒータプレートの発熱する端部が上盤と下盤の両端より外側にあり、また電極バーの熱容量が大きいので二次加工後、冷媒を通して冷却されている冷却盤で冷却しても、ヒータプレートの両端の放熱が不十分で成形品の両耳部の冷却が不十分となり反りが生ずるという問題が生じていた。
また、図１３に例示したように、二次加工する際に加圧する上基準ブロックと気密室を構成する蓋との構成が複雑で蓋の昇降動作の円滑性を欠くという問題があり、また、部品が多いのでコストが高くなるという問題を有していた。
【００１３】
本発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、気密室の蓋を構成する上チャンバーベースと二次成形時加圧する上基準ブロックとの構成を簡略化し、プレス動作の安定化と冷却の不均整さを解消することにより製品品質の向上が可能で、開口量を少なくすることにより二次成形の加工サイクルの短縮化が可能なプレス加工機を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、樹脂板を加熱・冷却して二次成形するプレス加工機において、下部フレームの数か所で固設された下基準ブロックと、該下基準ブロックの着座面にプレス加工時着座可能に支持され前記樹脂板などを乗せる下ヒータプレートと下冷却盤とを内包し開口する上面外周部分に当接上面が形成された水盆形状の下チャンバーベースと、タイロッドに案内され移動可能なスライドベースに固設され下端部に上冷却盤と上ヒータプレートとが設けられ油圧シリンダ部材で上下駆動される上基準ブロックと、該上基準ブロックの外周部分に嵌装され前記スライドベースと相対移動可能に中心穴が設けられ外周部分に前記下チャンバーベースの当接上面に接合可能に対向する当接下面が形成された上チャンバーベースと、該上チャンバーベースの前記上基準ブロックの上下移動に連動して案内可能に前記スライドベースに設けた案内穴により上端部分が案内され前記上チャンバーベース上面に直立固設された複数の支持ロッドと、該支持ロッドに外嵌され前記スライドベース下面と前記下チャンバーベース間に介装されるばねとを上下フレーム間に設けて二次加工部を構成したものである。
【００１５】
請求項１の発明によれば、樹脂板を二次加工する主要部分である上基準ブロックと下基準ブロック間のプレス加工時の動作の安定化を図るために上基準ブロックと下基準ブロック間に構成する上チャンバーユニットと下チャンバーユニットに内包される樹脂板、型板、上下加熱板、冷却盤を内包するチャンバーユニットの構造体を小型化する。
そのためにチャンバーユニットの上蓋となる上チャンバーベースの上下動の案内を上基準ブロックの外周面近くのスライドベースに設けて上基準ブロックと上チャンバーベースの占める空間を小さくする。これにより、二次加工後の製品品質の向上を図るようにしたものである。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、前記スライドベースに連動して前記上チャンバーベースがプレス加工時に降下したとき、当初前記当接下面が前記下チャンバーベースの前記当接上面とＯリングを介して圧着して気密室を形成し、続く降下により前記気密室内で前記樹脂板を中心に上下の前記ヒータプレートが当接した後、更にそれぞれのヒータプレートの上下面に前記冷却板が当接し前記上チャンバーベースが上昇するときは分離可能に前記冷却盤のそれぞれに設けた支持部材と、前記気密室から空気を吸引する減圧装置と接続する排出口とを設けてなるものである。
【００１７】
請求項２の発明によれば、チャンバーユニットに内包されるヒータプレート、冷却盤、加熱体の冷却用管路等をコンパクトに設計し、成形加工時の構造部材の変形に及ぼす影響が少なくなるよう上チャンバーベースと上基準ブロックの関連構造を簡略化した結果、成形品質の安定した加工が可能となる。
チャンバーユニットに設けた排出口から中の空気を減圧装置で吸引してからヒータプレートに通電する。
ヒータプレートが通電されて所定温度に達すると通電を止める。その後、上基準ブロックは引き続き降下を続け、冷却盤からばねで付勢され突出している支持ピンを押し込んでヒータプレートに冷却盤を当接させる。
気密室内の加熱板、冷却盤、加熱電源関連部等の部品の構成を簡潔にして占有する空間を小さくすることができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明は、前記上下ヒータプレートの一方の対辺にそれぞれ取着され、それぞれに同心に穿設された貫通穴を有する複数個のセグメント状の電極バーと、前記貫通穴を連通した銅管と、該銅管を連結して前記電極バーに冷媒が還流するように前記冷却盤の周囲に形成した管路とを含んでなるものである。
【００１９】
請求項３の発明によれば、ヒータプレートと電極バーとで構成される発熱体と冷却盤との間には熱容量の相違からくる冷却程度の不均衡が発生する。電極バーはヒータプレートから伝熱され易く、高温になり易くまた熱容量も大きい。従って、電流遮断後急速に放熱させないと電極バーが取着されている両端部の冷却が進まず、二次加工後の製品の形状変形原因となる。そのため強制的に電極バーを冷却する冷却還流流路を設けるようにして樹脂板の冷却を平均化し製品の反り発生を防止するものである。
【００２０】
また、請求項４の発明は、前記下チャンバーベースがプレス圧力を受けないときは前記下基準ブロックから浮上するように支持する皿ばねと、該皿ばねを載せたスライドブロックと、該スライドブロックに載置された前記下チャンバーベースを機内プレス位置から樹脂板などを着脱する機外位置に案内するレール部材と前記下チャンバーベースの機内及び機外の所定位置を検知する検出スイッチと、該検出スイッチの出力信号により前記チャンバーベースの移動を駆動する駆動部材とを含んでなるものである。
【００２１】
請求項４の発明によれば、プレス圧力が付加されていない時は、樹脂板が載置されレール上に設けられた下チャンバーベースを機外に移動可能に構成したものである。機外で樹脂板の装着と完成品の取り出しができるので上チャンバーベースと下チャンバーベースとの開口量が極めて小さくでき、その分タイロッドが短くなる。その結果、ピストンロッドのストロークが短くなり成形サイクル時間の短縮化が図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の態様を図面にもとづいて説明する。
図１は二次加工部を破断面にした本発明のプレス加工機の側面図、図２は図１に示すプレス加工機の正面図、図３は図１の二次加工部のＡＡ断面図、図４は図２のＢＢ断面図、図５は図３のＣＣ断面図、図６は図３のＤＤ断面図、図７は図５のＥＥ方向視図、図８は下チャンバーベースを機外へスライドできる作業状態図、図９は図８のＦＦ断面図である。
【００２３】
本発明に係るプレス加工機の本体構成について説明する。
図１、図２において、プレス加工機本体を支える下部フレーム１と上部フレーム２は４本のタイロッド３により上下方向に一定の間隔をおいて保持されている。下部フレーム１の上面にはプレス圧を受けるための下基準ブロック４が下部フレーム１の中央に設置されている。上部フレーム２にはプレス用の油圧シリンダ５がピストンロッド６の先端が下向きになった状態で、上部フレーム２の中央に配置され支持されている。そのプレス用の油圧シリンダ５のピストンロッド６の先端には、上基準ブロック７が下向きに支持されている。
【００２４】
上基準ブロック７と下基準ブロック４の間には、チャンバーユニット８が配置されており、そのチャンバーユニット８は上下に分割されている。上チャンバーユニット９は、プレス用油圧シリンダ５の昇降に連動し、かつ上下位置が正しくスライドできるようになっているスライドベース１０に複数の支持ロッド１１を介して支持されている。スライドベース１０は、上基準ブロック７の上面に図示しないボルトで取り付けられており、スライドベース１０の四か所の角部には、タイロッド３と平行に上下摺動できるようにスライド軸受１２が取り付けられている。上チャンバーベース１３には、中央部に貫通穴１３ａがあり、その貫通穴には上基準ブロック７が通っており、お互いに上下にスライドできるようになっている。なお、そのスライド部はチャッバーユニット８の内部を気密にするためＯリング１４によってシールされている。
【００２５】
上基準ブロック７の下面には、断熱板１５と上冷却盤１６が取着されている。上冷却盤１６の下面には、ばね１７で付勢され上冷却盤１６の下面から突出する支持ピンが複数個配置されている。その突出した支持ピン１８により、上冷却盤１６の下部に一定間隔の隙間Ｓ１が保たれ平行に上ヒータプレート１９が支持されている。上ヒータプレート１９は両耳部に電極バー２０が接続してあり、電極バー２０の接続端は上チャンバーベース１３の内側に設けられた電極プレート２９及び電極ピン３２を通ってチャンバーユニット８の外に設けられている外部電源に繋がっている。
そして、チャンバーユニット８の内部を真空にするため、図示しない真空ポンプが上チャンバーベースに取着したホースと金具を介し装置の外に接続されている。
【００２６】
下チャンバーユニット２１は、下基準ブロック４の左右の端に設けられた一対あるスライドレール２２上を機外の操作部の方向に移動可能に、複数個のスライドブロック２３上に皿ばね２４を介して支持されている。そして、皿ばね２４の反力で支えるように、下チャンバーベース２５の下面と下基準ブロック４の上面に約０．５ｍｍ程度の隙間Ｓ３が出来るように予め調整されている。下チャンバーユニット２１はスライドレール２２の側面に取り付けられたスライド操作用の油圧シリンダ２６と継手４２を介して連結されている。
【００２７】
水盆形状の下チャンバーベース２５の内部には、断熱板１５と下冷却盤２７が設置されている。下冷却盤２７の上面にはばね１７で付勢され、かつ冷却盤２７上面から突出する支持ピン１８が複数個配置されている。その突出した支持ピン１８により、下冷却盤２７の上部に一定間隔の隙間Ｓ２を保ち下ヒータプレート２８が支持されている。下ヒータプレート２８は両耳部に電極バー２０が接続してあり、電極バー２０の接続端は下チャンバーベース２５の内側に設けられた電極プレート２９及び電極ピン３２を通ってチャッバーユニット８の外に設けられている外部の電源に繋がっている。
また、上下の冷却盤と電極バーに冷媒を流すためのホースと金具がチャンバーユニット８に設けられている。その他プレス用の油圧シリンダ５のピストンロッド６のストローク制御のための制御装置が設けられている。
【００２８】
次に本発明の要旨となる主要部分について、図面にもとづきその構成を詳細に説明する。最初にチャンバーユニット８と上基準ブロック７との構成上の要点を説明する。
図１、図２において、上基準ブロック７の下面に断熱板１５を介し上冷却盤１６が固設されている。上冷却盤１６には冷媒が還流可能に一様な流路１６ａが孔設されている。また、上冷却盤１６の下面の所定位置に平行に上ヒータプレート１９が設けられている。上冷却盤１６が上昇したときに上ヒータプレート１９を分離させる支持部材が上冷却盤１６に複数個設けられている。支持部材は上冷却盤１６の少なくとも４個所にばね１７で付勢され所定寸法盤面から突出する支持ピン１８が設けられている。支持ピン１８は耐熱性と電気絶縁性を有するセラミック材が適当である。
【００２９】
スライドベース１０と連動する上チャンバーユニット９の上チャンバーベース１３はチャンバーユニット８の上蓋の役割を有し、中央部穴１３ａの内径面にＯリング１４を嵌装して上基準ブロック７に装通され、チャンバーユニット８の内部と外気とを遮断している。上チャンバーベース１３の中央部穴１３ａの周辺上面に軸部がスライドベース１０の上面に突出可能に孔設した穴で案内され軸端の鍔１１ａと係合してスライドベース１０の上面で持ち上げ可能に形成した支持ロッド１１が中央部穴１３ａの軸心と平行に複数個固設されている。
【００３０】
上チャンバーベース１３の当接下面と下チャンバーベース２５の当接上面とがＯリング３０を介して接合する上下のチャンバー接触位置検出スイッチＳＷ１とドグＤ１とで検知する。更にスライドベース１０が降下し上基準ブロック７が所定の位置まで降下して上下のヒータプレートが接触した状態を接触位置検出スイッチＳＷ２とドグＤ２で検出する。検出スイッチＳＷ１の信号が出力されると真空ポンプの動作が開始される。検出スイッチＳＷ２の信号でヒータプレートへの通電により加熱が開始される。下ヒータプレート２８若しくは上ヒータプレート１９に設けた温度センサＳＥで所定の温度に達するまで通電し樹脂板Ｐ１が成形温度に達したとき二次加工の押圧のため上冷却盤１６は降下する。
【００３１】
なお、上下の冷却盤および電熱バーは作業中常に冷媒で冷却されている。作業終了後、上冷却盤１６は上昇し、スライドベース１０が上チャンバーベース１３を支持ロッド１１の上部の鍔１１ａで持ち上げる。このとき上チャンバーベース１３を下方に押し下げるため支持ロッド１１の外周にスライドベース１０の下面と上チャンバーベース１３の上面間にばね３６が外装されている。
【００３２】
下部フレーム１上に下基準ブロック４が上基準ブロック７に対向して設けられている。また、下基準ブロック４の上面の所定位置に上チャンバーベース１３と対向して水盆形状の下チャンバーベース２５が載置されている。油圧シリンダ５によるプレス圧力が加わるときは、下基準ブロック４の上面と下チャンバーべース２５の下面の隙間Ｓ３が零となり、プレス圧力が加わっていない時は、皿ばね２４で支えているが下チャンバーベース２５は浮いた状態である。
【００３３】
下チャンバーベース２５の内部には断熱板１５を介し下冷却盤２７が設けられている。下冷却盤２７の上面に平行に下ヒータプレート２８が設けられている。下冷却盤２７にも上冷却盤１６と同様に冷媒が還流可能に一様に流路２７ａが孔設されている。また、少なくとも４個所にばね１７で下ヒータプレート２８を下冷却盤２７から分離して通電時に下冷却盤２７に漏電しないようセラミック製の支持ピン１８が設けられている。なお、下ヒータプレート２８の上面には被加工物である樹脂板Ｐ１を載置する。下ヒータプレート２８と樹脂板Ｐ１との間に図示しない０．５ｍｍ程度の薄い平滑な金属のブランクプレートを置く場合がある。樹脂板Ｐ１には少なくとも片面にスタンプ用の型板を重ねて二次成形が行われる。
なお、成形製品の形態によりブランクプレートと型板の挿入位置は樹脂板の上下の面に挿入することが適宜決定される。例えば、樹脂板Ｐ１の両面を型板で成形する場合には樹脂板を中に上下から型板で挟むようにする。
【００３４】
二次加工部の加熱部と冷却部の構成について次に説明する。
初めに、加熱部の電極保持部材の構造を図３、図４、図５、図６、図７に示す。なお、上下のチャンバーユニットの加熱・冷却部の構成はほぼ等しく対称に構成されている。
図３乃至図７において、上チャンバーベース１３の対向する側壁１３ｂ，１３ｃには絶縁ブシュ３１Ａ，３１Ｂを介し通電用の電極ピン３２Ａ、３２Ｂが嵌装されている。上チャンバーベース１３の側壁内面と接しない電極プレート２９Ａ，２９ＢにはＵ形電極板３４Ａ，３４Ｂの一端が取着されている。この一端の背面に絶縁板３５Ａ，３５Ｂを介し他端内側に電極バー２０Ａ，２０Ｂが取着されている。上冷却盤１６が上ヒータプレート１９を押し下げるとき、上ヒータプレートの両耳部に取着されている電極バー２０Ａ，２０Ｂが連動して降下するようにＵ形湾曲部には可撓性が付与されている。
【００３５】
Ｕ形電極板３４Ａ，３４Ｂの他端の外側には絶縁板３７Ａ，３７Ｂが取着され、上冷却盤の両外壁面にそれぞれ両側から摺動可能に当接している。上冷却盤１６の下面に平行に配設された上ヒータプレート１９の両端は電極バー２０Ａ，２０Ｂに連結されている。プレス加工時に上チャンバーベース１３が降下して上下のチャンバーユニットの当接面が接合する。チャンバーユニット８内が真空になりヒータプレートが所定の温度になるように通電された後、上冷却盤１６が降下して上下のヒータプレートが当接し、樹脂板Ｐ１を挟持する上下の加熱されたヒータプレートを上下の冷却盤で加圧する状態になるまでＵ字形電極板３４Ａ，３４Ｂは変形を受ける。
【００３６】
なお、下チャンバーベース２５にも、上チャンバーベース１３に内包されている形態と同様に下ヒータプレート２８及び通電用の電極ピン３２、電極プレート２９、Ｕ形電極板３４、電極バー２０等が対称的に設けられている。
ここで上下のヒータプレートには表面平滑なステンレス材（例えばＳＵＳ６３０）であって銅材に対し約５０倍の電気抵抗を有するものが使用され、ステンレス材自体が発熱体となるものである。
【００３７】
図５，図７において、上ヒータプレート１９と電極バー２０の熱膨張量の差による固定ねじ等の部材の破壊を回避するため、電極バー２０は長手方向が分割され若干の隙間Ｓ４を設けて上下のヒータプレートに取着されている。
図３、図４において、電極バー２０は断面が方形で、穴が設けられ銅管３８Ａ，３８Ｂが挿通されている。上冷却盤１６には、プレス加工後に上ヒータプレート１９を冷却するための冷媒を通す流路２７ａが孔設されている。電極バー２０は上ヒータプレート１９に比べ形状的に冷却されにくい。そのため、電極バー２０に設けた銅管３８で貫通した流路に冷媒を流すことにより冷却速度の不均等性を解消するように流路が上チャンバーベース１６の内部に形成されている。
なお、上下のチャンバーベースがＯリング３０を介して当接面が接合した後、チャンバーユニット８から空気を排出する排気ノズル３９と真空破壊用バルブ４０が一か所以上設けられている。
【００３８】
次に機外で樹脂板Ｐ１の装着・取り出しを行う樹脂板搬出機構の構成について説明する。
図８、図９において、スライドレール２２が敷設されたレール支え４１が下基準ブロック４から操作側に少なくとも下チャンバーベース２５が移動可能なストローク長をもって設けられている。下チャンバーベース２５は皿ばね２４を自重で撓ませてスライドブロック２３上に載置され下チャンバーベース２５は下基準ブロック４から浮いているので、スライドレール２２上を機外に移動可能である。
【００３９】
下チャンバーベース２５の移動は駆動部材である油圧シリンダ２６でスライドブロック２３を駆動することにより行われる。スライド端はそれぞれスイッチＳＷ３，ＳＷ４で検出して位置決めされる。下チャンバーベース２５にプレス加工時の圧力が付加されると皿ばね２４が撓んで下チャンバーベース２５の下面と下基準ブロック４の上面との隙間Ｓ３が零となって当接し、プレス加工時の大きな圧力を下基準ブロック４で受けるよう構成されている。油圧シリンダ２６のピストンロッドが最も出た位置で下チャンバーベース２５が操作側に移動した位置となり、最も引き込んだ位置が樹脂板成形位置となる。下チャンバーベース２５を移動させる原動力として油圧シリンダ以外にエアシリンダでも可能で、モータを使用したボールねじ、チエン、ラックアンドピニオン方式に置換することもできる。
【００４０】
次に本発明に係るプレス加工機の動作を説明する。
図８、図９において、手前に引き出された下チャンバーユニット２１内の下ヒータプレート２８の上面に、鏡面をもったブランクプレート、その上に樹脂板Ｐ１をのせる。ブランクプレートはヒータプレートに直接取り付けてもよい。またヒータプレートに直接鏡面加工を行っても良い。
樹脂板Ｐ１の上には樹脂板上に転写したい模様を加工した型板をのせる。型板は上ヒータプレート１９に直接取り付けてもよい。また上ヒータプレート１９に直接転写の模様を加工しても良い。
【００４１】
前後移動のためのスライド用の油圧シリンダ２６により下チャンバーユニット２１を、上チャンバーユニット９の真下に移動させる。プレス用の油圧シリンダ５のピストンロッド６を上下のチャンバーベースの当接面が接触した位置をＳＷ１が検知するまで下降させ第一次停止させる。その時点でチャンバーユニット８内を所定の真空圧まで排気を行う。所定の真空圧に達したら上基準ブロック７を更に降下させ、上下のチャンバーユニットの上下のヒータプレートが型板やブランクプレートに挟持された樹脂板Ｐ１に接触した時点をＳＷ２で検知し第二次停止させる。その時点で上下のヒータプレートに所定の通電を行い上下のヒータプレートを加熱して樹脂板Ｐ１の表層面を軟化させる。
【００４２】
設定温度まで加熱したことを温度センサＳＥで検知し設定時間の間温度を維持する。設定時間経過後ヒータプレートへの通電を停止する。その後更に上基準ブロック７を降下させ上基準ブロック７と下基準ブロック４との間で樹脂板Ｐ１にプレス圧が加わるようにする。その後、冷媒を還流させている上下の冷却盤により、上下のヒータプレートと樹脂板Ｐ１の冷却及び電極バーを冷却することにより樹脂板Ｐ１の均一な冷却を行う。
【００４３】
加工終了後チャンバーユニット８内の真空破壊を行う。所定の冷却温度まで下がりチャンバーユニット８内が大気圧程度の圧力に戻ると、プレス用油圧シリンダが作動して上チャンバーユニット９が上昇端まで移動する。そして、下チャンバーユニットが機外の操作端に移動して樹脂板Ｐ１を取り出す。
なお、樹脂板Ｐ１の着脱方法は人手による方法のほか、吸着パッドやマニュピュレータ等による自動着脱も可能である。
【００４４】
次にチャンバーユニット８を形成する際の上チャンバーユニット９の動作について説明する。
油圧シリンダ５を駆動して上チャンバーベース１３を下降させ、上チャンバーベース１３が下チャンバーベース２５と接触した位置にてチャンバーユニット８を真空状態にする。この後上基準ブロック７をさらに下降させ樹脂板Ｐ１に二次加工を施す。この時必要なことは、上チャンバーベース１３はその位置に待機させ、上基準ブロック７とそれに組み付けられた上冷却盤１６などの部品がさらに下降することである。それを可能にするために上チャンバーベース１３の中央に貫通穴１３ａを施し、上基準ブロック７を通し、これらを分離させる構造とした。
【００４５】
これらの部品は分離しているため、二つの部品の間には隙間が生じる。その隙間を０．２５ｍｍ程度とした。この状態では必要な真空状態を作ることは不可能である。そのために上チャンバーベースの中央の貫通穴にＯリング１４を組み込み、摺動面である上基準ブロック７との隙間をシールする。分離しているため、上チャンバーベース１３は下チャンバーベース２５と接触した位置にて維持され、上基準ブロック７、上冷却盤１６などの部品が樹脂板Ｐ１の二次加工のために移動することができる。
二次加工が終了すると油圧シリンダ５にて上基準ブロック７が上昇し、その間上チャンバーベース１３はばね３６により下チャンバーベース２５と接触した位置に維持された状態にあり、ある程度上基準ブロック７が上昇したところで上チャンバーベース１３も上昇する。
【００４６】
次に銅の圧延棒材である通電用の電極バー２０の冷却について説明する。
上下のヒータプレートの両端に接続されヒータプレートから伝熱され高温になり易い。ヒータプレート自体は冷却盤で冷却できるが電極バー２０からヒータプレート側に熱が戻って冷却効果が十分でない場合がある。そのため電極バー２０に貫通穴加工を施し、その貫通穴に銅管３８を通し、ヒータプレートの一方の対辺に取着した電極バー２０をその銅管３８を利用して冷媒を循環できるよう流路が構成されてる。
【００４７】
銅は導電率が高く、熱伝導性が良いという物性を持つ。水道水には導電性物質が溶け込んでいるため、冷媒として水道水を通すと銅管４５を介し電極バー２０から水道水へと電流が漏電する。ヒータプレートに通電する電気は約４５００Ａの高電流であるが、電圧は８Ｖまでの低電圧であり、また水道水の電気抵抗値は大きいので抵抗値の低いヒータプレートへ電流は流れ、水道水側に漏れる電気は殆ど無視できる量である。
なお、冷媒は水道水に限定されるものではなく、温度の設定が可能な冷却水循環装置を用いて冷却水を供給することもできる。
【００４８】
機外で樹脂板Ｐ１の装着・取り出しを行うことができれば作業の安全面に貢献し、開口量が少なくてすむので上チャンバーユニット９の動作ストロークは小になり装置の高さも抑えることができるので二次成形時間を短縮できる。
下チャンバーユニット２１を操作側の機外へスライドレール２２に乗せピストンシリンダ部材で引き出すようにしたものである。下チャンバーユニット２１はスライドブロック２３上に皿ばね２４を介して支持されている。下チャンバーユニット２１の下面は下基準ブロック４の上面より０．５ｍｍ程度高くセットされている。
【００４９】
樹脂板Ｐ１の二次成形の時には機械本体の上部に設置してある油圧シリンダ５によるプレス圧力によって下チャンバーユニット２１を支持している皿ばね２４が撓み、下基準ブロック４と一体となり樹脂板Ｐ１に規定圧力を加えることができる。プレス終了後には皿ばね２４に加わった圧力が元に戻るため、皿ばね２４が下チャンバーユニット２１をプレス前の高さに戻し、下基準ブロック４との隙間Ｓ３が０．５ｍｍ程度になり下チャンバーユニット２１が機外へ移動可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のプレス加工機は上述のように構成されているので、次に記載する効果を奏する。
請求項１に記載する発明は、加熱・加圧して成形加工する真空室を形成する上チャンバーユニットと上基準ブロックとの構成を小型化することにより４本のタイロッドで形成される空間を狭めることにより、二次加工時のサイクル時間が短縮され、また、樹脂製品の加工品質の向上の点で効果がある。
【００５１】
請求項２に記載する発明は、加熱・加圧成形する真空室を構成する際の上蓋となる上チャンバーベースと上基準ブロックとの構造の簡略化により部品数が少なくコンパクトに構成された結果、動作の安定化とコスト低減の点で効果がある。
【００５２】
請求項３に記載する発明は、ヒータプレートと電極バーの冷却速度の不均一さを避けることができるよう、冷却盤と電極バーの冷却流路を独立して設けることにより、成形後の樹脂板に対し冷却速度のばらつきによる完成樹脂板の反りの発生を回避でき、品質向上に効果がある。
【００５３】
請求項４に記載の発明は、機外での樹脂板の装着、取り出しを可能とすることにより開口量が極めて小さく設計可能となり、タイロッドの長さが短くなって加工サイクルの短縮化と加工品質の向上が計れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプレス加工機の側面図である。二次加工部は破断面で示している。
【図２】図１に示すプレス加工機の正面図である。二次加工部は破断面で示している。
【図３】図１の二次加工部のＡＡ断面図である。上下ヒータプレート、上下冷却盤等加熱・冷却部の詳細配置を示している。
【図４】図２の二次加工部のＢＢ断面図である。
【図５】図３のＣＣ断面図である。上基準ブロックに内包される加熱・冷却部材、電極バーの冷却用銅管、支持ピンの配置、排気管等の配置を示している。
【図６】図３のＤＤ断面図である。下基準ブロックに内包される加熱・冷却用部材、電極バーの冷却用銅管、支持ピンの配置、排気管等の配置を示している。
【図７】図５のＥＥ方向視図である。電極バーと冷却用銅管の取着関係を示している。
【図８】下チャンバーベースを機外へスライドできる作業状態図である。
【図９】図８のＦＦ断面図である。
【図１０】従来技術の成形装置の正面図である。
【図１１】図１０に示す成形装置に設けた製品取出し装置の正面図である。
【図１２】従来技術の真空室内で樹脂板を上下から加熱・加圧する二次成形部の断面図である。
【図１３】従来技術の二次成形部気密室の断面図である。スライドベースと上チャンバーベースが一体で上チャンバー部の筒状壁面の外側に設けた圧縮ばねで付勢して気密性を保持させる。
【符号の説明】
１ 下部フレーム
２ 上部フレーム
３ タイロッド
４ 下基準ブロック
５ 油圧シリンダ
６ ピストンロッド
７ 上基準ブロック
８ チャンバーユニット
９ 上チャンバーユニット
１０ スライドベース
１１ 支持ロッド
１２ スライド軸受
１３ 上チャンバーベース
１４，３０ Ｏリング
１５ 断熱板
１６ 上冷却盤
１７，３６ ばね
１８ 支持ピン
１９ 上ヒータプレート
２０ 電極バー
２１ 下チャンバーユニット
２２ スライドレール
２３ スライドブロック
２４ 皿ばね
２５ 下チャンバーベース
２６ 油圧シリンダ
２７ 下冷却盤
２８ 下ヒータプレート
２９ 電極プレート
３１ 絶縁ブシュ
３２ 電極ピン
３４ Ｕ形電極板
３５，３７ 絶縁板
３８ 銅管
３９ 排気ノズル
４０ バルブ
４１ レール支え
４２ 継手
Ｐ１ 樹脂板
Ｄ１，Ｄ２ 検出用ドグ
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４ 検出スイッチ
ＳＥ 温度センサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 隙間
【発明の属する技術分野】
樹脂板と型板とをヒータプレートを設けた二次成形室に入れて真空中で加熱・加圧・冷却等の処理を行い、樹脂板を二次加工するプレス加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂板を金型に入れ加熱圧縮成形する二次加工は、古くはベークライトを原料として小形のプレス加工機で行われ技術的にも長い歴史をもっている。対象とする樹脂材の種類が増加し応用する商品分野の多様化に従い二次加工用プレス加工機についてみると製品の大型化に対応した機械剛性の向上、樹脂材に対応した作業性の向上が計られている。二次加工用プレス加工機のフレーム形態の典型例を図１０、図１１に示す。
【０００３】
図１０は成形装置の正面図、図１１は製品取り出し装置を設けた樹脂板成形装置の側面図である。被加工物が樹脂板の場合、加熱の仕方により反りが発生するので加圧と加熱の方法により二次加工部の構成形態が異なる。
図１０において、保持手段１９により樹脂板Ｐ１がその対辺で二次加工空間に保持されている。４本のガイド柱３で下盤２と上盤４が連結され、それぞれに下部シリンダ９、上部シリンダ５が固設され台座１１上に全体フレームが構成されている。
【０００４】
ガイド柱３で上下方向に移動可能に案内される可動下板１２及び可動上板７のそれぞれに取着される下型１３及び上型８はピストン６，１０により上下方向から樹脂板の方向に接近し当接加圧される。なお、下型１３と上型８には加熱部材が設けられ流体流路１４が設けられ温水、油、蒸気等の還流が可能である。少なくとも金型にはスタンパ１５が取着されている。
【０００５】
図１１において、搬入用コンベア３１でプレス加工機に搬入した樹脂板を保持手段１９に保持させ、二次加工処理を行い搬出手段３３により取り出し搬出用コンベア３２で搬出するようにしたものである。〔例えば特許文献１参照〕
【０００６】
二次加工を真空室で処理するものを図１２に示す。
スタンパと樹脂板とを重ね、これを上下から挟むように熱板を配設して加熱し、ピストンで加圧して二次加工を真空室中で行って加工精度を向上させている。図１２において、対向する上板１と下板２の接合部分に空室を形成し、この空室内にそれぞれのシリンダロッド２６で上下移動可能に上盤３と下盤４とが設けられ、これら二つの盤面で加圧される成形材１５を上下から挟持可能に上熱板５と下熱板６が設けられている。この空室内の空気は気孔１３，１４から給排が可能である。上下の加熱板５，６には接続子１６、基材２０を介し端子２１から給電されている。短時間内に所定温度に上下の熱板を加熱する必要があるので高い電流値を通電させる必要がある。そのため接続子１６は大きい断面積と可撓性を必要とするため可撓性ある薄板を重ねて使用されている。また上盤３と下盤４には導通孔が設けられ冷媒を還流させ冷却が可能となっている。〔例えば特許文献２参照〕
【０００７】
【特許文献１】
〔特開２００３−６２８４５号公報 発明の実施の形態〔００１２〕〜〔００１４〕及び図１、〔００２２〕及び図２〕
【特許文献２】
〔特開２００１−３１５２０２号公報 発明の実施の形態〔０００７〕〜〔００１１〕及び図１〕
【０００８】
二次加工部の真空室を密閉するときの押圧力を圧縮ばねを撓ませて負荷するようにした従来実施されている技術の例を図１３に示す。上チャンバー部１０１を降下させ、上チャッバー部１０１と下チャンバーベース１０２間で気密室を形成し、更に上基準ブロック１０３を降下させて樹脂板Ｐ１を上下のヒータプレート１０４，１０６間で挟持させ、通電して加熱後に、上基準ブロック１０３，下基準ブロック１０７間で加圧して二次成形するものである。
【０００９】
本例では二次加工用の真空室の上蓋が上基準ブロック１０３と一体で降下する。上基準ブロック１０３と一体に構成された上チャンバー部１０１はタイロッド１０５で上下動可能に案内されている。上基準ブロック１０３を内包するように上チャンバー部１０１に角筒部１０１ａが形成されている。角筒部１０１ａに外嵌される上蓋１０８は支持ピン１０９の鍔１０９ａを介し角筒部１０１ａの鍔１０１ｂの下にぶらさがっている。鍔１０１ｂの下面と上蓋１０８の上端面間において支持ピン１０９にばね１１０が外挿されている。
【００１０】
上蓋１０８の内面と角筒部１０１ａとの隙間を気密にするためＯリング１１２が固設されている。角筒部１０１ａの内面にはヒータプレート用の電極支持部材１１１が設けられている。上基準ブロック１０３が降下した時、下チャンバーベース１０２の当接上面１０２ａと上蓋１０８の当接下面１０８ａが接し蓋がされることとなる。上基準ブロック１０３が更に降下するとき、ばね１１０の撓み量が多くなる。上下のヒータプレート１０４，１０６が図示しない型板やブランクプレートを介し樹脂板Ｐ１を挟持した状態でヒータプレートに通電される。下チャンバーベース１０２と上チャンバー部１０１とで形成されている気密室は予め真空化されている。樹脂板Ｐ１が所定温度に達するまで上下のヒータプレート１０４，１０６には所要時間通電される。この温度を検知してから、上基準ブロック１０３が降下して加圧し二次成形を行う。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で例示した二次加工用プレス加工機のフレーム構成は４本のガイド柱により下盤と上盤を強固に連結して主要フレームを構成している。そのため樹脂板を加圧したときの反力は下盤と上盤の中央部分を機外方向に押し出すように作用する。その結果４本のガイド柱を機内中心に向かい曲げるように働くことになる。４本のガイド柱の長さが樹脂板の装着と製品の取り出しのため、若しくは二次加工部を構成する加熱板、冷却盤、真空部材の構造体が大きくなって上盤４の位置が高くなる結果ガイド柱が長くなり主要フレームの変形量が増大するという問題を生ずる。
【００１２】
また、下盤と上盤とを結合するガイド柱のピッチが二次加工室の構造に従って大きくなると、加圧時の反力でこれらの構成要素の変形が大きくなり、樹脂板の仕上がりの形状や寸法精度に及ぼす影響を避けることができないという問題を生ずる。
また、二次加工部において樹脂板を上下のヒータプレートで挟持し通電加熱する場合に、このヒータプレートの発熱する端部が上盤と下盤の両端より外側にあり、また電極バーの熱容量が大きいので二次加工後、冷媒を通して冷却されている冷却盤で冷却しても、ヒータプレートの両端の放熱が不十分で成形品の両耳部の冷却が不十分となり反りが生ずるという問題が生じていた。
また、図１３に例示したように、二次加工する際に加圧する上基準ブロックと気密室を構成する蓋との構成が複雑で蓋の昇降動作の円滑性を欠くという問題があり、また、部品が多いのでコストが高くなるという問題を有していた。
【００１３】
本発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、気密室の蓋を構成する上チャンバーベースと二次成形時加圧する上基準ブロックとの構成を簡略化し、プレス動作の安定化と冷却の不均整さを解消することにより製品品質の向上が可能で、開口量を少なくすることにより二次成形の加工サイクルの短縮化が可能なプレス加工機を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、樹脂板を加熱・冷却して二次成形するプレス加工機において、下部フレームの数か所で固設された下基準ブロックと、該下基準ブロックの着座面にプレス加工時着座可能に支持され前記樹脂板などを乗せる下ヒータプレートと下冷却盤とを内包し開口する上面外周部分に当接上面が形成された水盆形状の下チャンバーベースと、タイロッドに案内され移動可能なスライドベースに固設され下端部に上冷却盤と上ヒータプレートとが設けられ油圧シリンダ部材で上下駆動される上基準ブロックと、該上基準ブロックの外周部分に嵌装され前記スライドベースと相対移動可能に中心穴が設けられ外周部分に前記下チャンバーベースの当接上面に接合可能に対向する当接下面が形成された上チャンバーベースと、該上チャンバーベースの前記上基準ブロックの上下移動に連動して案内可能に前記スライドベースに設けた案内穴により上端部分が案内され前記上チャンバーベース上面に直立固設された複数の支持ロッドと、該支持ロッドに外嵌され前記スライドベース下面と前記下チャンバーベース間に介装されるばねとを上下フレーム間に設けて二次加工部を構成したものである。
【００１５】
請求項１の発明によれば、樹脂板を二次加工する主要部分である上基準ブロックと下基準ブロック間のプレス加工時の動作の安定化を図るために上基準ブロックと下基準ブロック間に構成する上チャンバーユニットと下チャンバーユニットに内包される樹脂板、型板、上下加熱板、冷却盤を内包するチャンバーユニットの構造体を小型化する。
そのためにチャンバーユニットの上蓋となる上チャンバーベースの上下動の案内を上基準ブロックの外周面近くのスライドベースに設けて上基準ブロックと上チャンバーベースの占める空間を小さくする。これにより、二次加工後の製品品質の向上を図るようにしたものである。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、前記スライドベースに連動して前記上チャンバーベースがプレス加工時に降下したとき、当初前記当接下面が前記下チャンバーベースの前記当接上面とＯリングを介して圧着して気密室を形成し、続く降下により前記気密室内で前記樹脂板を中心に上下の前記ヒータプレートが当接した後、更にそれぞれのヒータプレートの上下面に前記冷却板が当接し前記上チャンバーベースが上昇するときは分離可能に前記冷却盤のそれぞれに設けた支持部材と、前記気密室から空気を吸引する減圧装置と接続する排出口とを設けてなるものである。
【００１７】
請求項２の発明によれば、チャンバーユニットに内包されるヒータプレート、冷却盤、加熱体の冷却用管路等をコンパクトに設計し、成形加工時の構造部材の変形に及ぼす影響が少なくなるよう上チャンバーベースと上基準ブロックの関連構造を簡略化した結果、成形品質の安定した加工が可能となる。
チャンバーユニットに設けた排出口から中の空気を減圧装置で吸引してからヒータプレートに通電する。
ヒータプレートが通電されて所定温度に達すると通電を止める。その後、上基準ブロックは引き続き降下を続け、冷却盤からばねで付勢され突出している支持ピンを押し込んでヒータプレートに冷却盤を当接させる。
気密室内の加熱板、冷却盤、加熱電源関連部等の部品の構成を簡潔にして占有する空間を小さくすることができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明は、前記上下ヒータプレートの一方の対辺にそれぞれ取着され、それぞれに同心に穿設された貫通穴を有する複数個のセグメント状の電極バーと、前記貫通穴を連通した銅管と、該銅管を連結して前記電極バーに冷媒が還流するように前記冷却盤の周囲に形成した管路とを含んでなるものである。
【００１９】
請求項３の発明によれば、ヒータプレートと電極バーとで構成される発熱体と冷却盤との間には熱容量の相違からくる冷却程度の不均衡が発生する。電極バーはヒータプレートから伝熱され易く、高温になり易くまた熱容量も大きい。従って、電流遮断後急速に放熱させないと電極バーが取着されている両端部の冷却が進まず、二次加工後の製品の形状変形原因となる。そのため強制的に電極バーを冷却する冷却還流流路を設けるようにして樹脂板の冷却を平均化し製品の反り発生を防止するものである。
【００２０】
また、請求項４の発明は、前記下チャンバーベースがプレス圧力を受けないときは前記下基準ブロックから浮上するように支持する皿ばねと、該皿ばねを載せたスライドブロックと、該スライドブロックに載置された前記下チャンバーベースを機内プレス位置から樹脂板などを着脱する機外位置に案内するレール部材と前記下チャンバーベースの機内及び機外の所定位置を検知する検出スイッチと、該検出スイッチの出力信号により前記チャンバーベースの移動を駆動する駆動部材とを含んでなるものである。
【００２１】
請求項４の発明によれば、プレス圧力が付加されていない時は、樹脂板が載置されレール上に設けられた下チャンバーベースを機外に移動可能に構成したものである。機外で樹脂板の装着と完成品の取り出しができるので上チャンバーベースと下チャンバーベースとの開口量が極めて小さくでき、その分タイロッドが短くなる。その結果、ピストンロッドのストロークが短くなり成形サイクル時間の短縮化が図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の態様を図面にもとづいて説明する。
図１は二次加工部を破断面にした本発明のプレス加工機の側面図、図２は図１に示すプレス加工機の正面図、図３は図１の二次加工部のＡＡ断面図、図４は図２のＢＢ断面図、図５は図３のＣＣ断面図、図６は図３のＤＤ断面図、図７は図５のＥＥ方向視図、図８は下チャンバーベースを機外へスライドできる作業状態図、図９は図８のＦＦ断面図である。
【００２３】
本発明に係るプレス加工機の本体構成について説明する。
図１、図２において、プレス加工機本体を支える下部フレーム１と上部フレーム２は４本のタイロッド３により上下方向に一定の間隔をおいて保持されている。下部フレーム１の上面にはプレス圧を受けるための下基準ブロック４が下部フレーム１の中央に設置されている。上部フレーム２にはプレス用の油圧シリンダ５がピストンロッド６の先端が下向きになった状態で、上部フレーム２の中央に配置され支持されている。そのプレス用の油圧シリンダ５のピストンロッド６の先端には、上基準ブロック７が下向きに支持されている。
【００２４】
上基準ブロック７と下基準ブロック４の間には、チャンバーユニット８が配置されており、そのチャンバーユニット８は上下に分割されている。上チャンバーユニット９は、プレス用油圧シリンダ５の昇降に連動し、かつ上下位置が正しくスライドできるようになっているスライドベース１０に複数の支持ロッド１１を介して支持されている。スライドベース１０は、上基準ブロック７の上面に図示しないボルトで取り付けられており、スライドベース１０の四か所の角部には、タイロッド３と平行に上下摺動できるようにスライド軸受１２が取り付けられている。上チャンバーベース１３には、中央部に貫通穴１３ａがあり、その貫通穴には上基準ブロック７が通っており、お互いに上下にスライドできるようになっている。なお、そのスライド部はチャッバーユニット８の内部を気密にするためＯリング１４によってシールされている。
【００２５】
上基準ブロック７の下面には、断熱板１５と上冷却盤１６が取着されている。上冷却盤１６の下面には、ばね１７で付勢され上冷却盤１６の下面から突出する支持ピンが複数個配置されている。その突出した支持ピン１８により、上冷却盤１６の下部に一定間隔の隙間Ｓ１が保たれ平行に上ヒータプレート１９が支持されている。上ヒータプレート１９は両耳部に電極バー２０が接続してあり、電極バー２０の接続端は上チャンバーベース１３の内側に設けられた電極プレート２９及び電極ピン３２を通ってチャンバーユニット８の外に設けられている外部電源に繋がっている。
そして、チャンバーユニット８の内部を真空にするため、図示しない真空ポンプが上チャンバーベースに取着したホースと金具を介し装置の外に接続されている。
【００２６】
下チャンバーユニット２１は、下基準ブロック４の左右の端に設けられた一対あるスライドレール２２上を機外の操作部の方向に移動可能に、複数個のスライドブロック２３上に皿ばね２４を介して支持されている。そして、皿ばね２４の反力で支えるように、下チャンバーベース２５の下面と下基準ブロック４の上面に約０．５ｍｍ程度の隙間Ｓ３が出来るように予め調整されている。下チャンバーユニット２１はスライドレール２２の側面に取り付けられたスライド操作用の油圧シリンダ２６と継手４２を介して連結されている。
【００２７】
水盆形状の下チャンバーベース２５の内部には、断熱板１５と下冷却盤２７が設置されている。下冷却盤２７の上面にはばね１７で付勢され、かつ冷却盤２７上面から突出する支持ピン１８が複数個配置されている。その突出した支持ピン１８により、下冷却盤２７の上部に一定間隔の隙間Ｓ２を保ち下ヒータプレート２８が支持されている。下ヒータプレート２８は両耳部に電極バー２０が接続してあり、電極バー２０の接続端は下チャンバーベース２５の内側に設けられた電極プレート２９及び電極ピン３２を通ってチャッバーユニット８の外に設けられている外部の電源に繋がっている。
また、上下の冷却盤と電極バーに冷媒を流すためのホースと金具がチャンバーユニット８に設けられている。その他プレス用の油圧シリンダ５のピストンロッド６のストローク制御のための制御装置が設けられている。
【００２８】
次に本発明の要旨となる主要部分について、図面にもとづきその構成を詳細に説明する。最初にチャンバーユニット８と上基準ブロック７との構成上の要点を説明する。
図１、図２において、上基準ブロック７の下面に断熱板１５を介し上冷却盤１６が固設されている。上冷却盤１６には冷媒が還流可能に一様な流路１６ａが孔設されている。また、上冷却盤１６の下面の所定位置に平行に上ヒータプレート１９が設けられている。上冷却盤１６が上昇したときに上ヒータプレート１９を分離させる支持部材が上冷却盤１６に複数個設けられている。支持部材は上冷却盤１６の少なくとも４個所にばね１７で付勢され所定寸法盤面から突出する支持ピン１８が設けられている。支持ピン１８は耐熱性と電気絶縁性を有するセラミック材が適当である。
【００２９】
スライドベース１０と連動する上チャンバーユニット９の上チャンバーベース１３はチャンバーユニット８の上蓋の役割を有し、中央部穴１３ａの内径面にＯリング１４を嵌装して上基準ブロック７に装通され、チャンバーユニット８の内部と外気とを遮断している。上チャンバーベース１３の中央部穴１３ａの周辺上面に軸部がスライドベース１０の上面に突出可能に孔設した穴で案内され軸端の鍔１１ａと係合してスライドベース１０の上面で持ち上げ可能に形成した支持ロッド１１が中央部穴１３ａの軸心と平行に複数個固設されている。
【００３０】
上チャンバーベース１３の当接下面と下チャンバーベース２５の当接上面とがＯリング３０を介して接合する上下のチャンバー接触位置検出スイッチＳＷ１とドグＤ１とで検知する。更にスライドベース１０が降下し上基準ブロック７が所定の位置まで降下して上下のヒータプレートが接触した状態を接触位置検出スイッチＳＷ２とドグＤ２で検出する。検出スイッチＳＷ１の信号が出力されると真空ポンプの動作が開始される。検出スイッチＳＷ２の信号でヒータプレートへの通電により加熱が開始される。下ヒータプレート２８若しくは上ヒータプレート１９に設けた温度センサＳＥで所定の温度に達するまで通電し樹脂板Ｐ１が成形温度に達したとき二次加工の押圧のため上冷却盤１６は降下する。
【００３１】
なお、上下の冷却盤および電熱バーは作業中常に冷媒で冷却されている。作業終了後、上冷却盤１６は上昇し、スライドベース１０が上チャンバーベース１３を支持ロッド１１の上部の鍔１１ａで持ち上げる。このとき上チャンバーベース１３を下方に押し下げるため支持ロッド１１の外周にスライドベース１０の下面と上チャンバーベース１３の上面間にばね３６が外装されている。
【００３２】
下部フレーム１上に下基準ブロック４が上基準ブロック７に対向して設けられている。また、下基準ブロック４の上面の所定位置に上チャンバーベース１３と対向して水盆形状の下チャンバーベース２５が載置されている。油圧シリンダ５によるプレス圧力が加わるときは、下基準ブロック４の上面と下チャンバーべース２５の下面の隙間Ｓ３が零となり、プレス圧力が加わっていない時は、皿ばね２４で支えているが下チャンバーベース２５は浮いた状態である。
【００３３】
下チャンバーベース２５の内部には断熱板１５を介し下冷却盤２７が設けられている。下冷却盤２７の上面に平行に下ヒータプレート２８が設けられている。下冷却盤２７にも上冷却盤１６と同様に冷媒が還流可能に一様に流路２７ａが孔設されている。また、少なくとも４個所にばね１７で下ヒータプレート２８を下冷却盤２７から分離して通電時に下冷却盤２７に漏電しないようセラミック製の支持ピン１８が設けられている。なお、下ヒータプレート２８の上面には被加工物である樹脂板Ｐ１を載置する。下ヒータプレート２８と樹脂板Ｐ１との間に図示しない０．５ｍｍ程度の薄い平滑な金属のブランクプレートを置く場合がある。樹脂板Ｐ１には少なくとも片面にスタンプ用の型板を重ねて二次成形が行われる。
なお、成形製品の形態によりブランクプレートと型板の挿入位置は樹脂板の上下の面に挿入することが適宜決定される。例えば、樹脂板Ｐ１の両面を型板で成形する場合には樹脂板を中に上下から型板で挟むようにする。
【００３４】
二次加工部の加熱部と冷却部の構成について次に説明する。
初めに、加熱部の電極保持部材の構造を図３、図４、図５、図６、図７に示す。なお、上下のチャンバーユニットの加熱・冷却部の構成はほぼ等しく対称に構成されている。
図３乃至図７において、上チャンバーベース１３の対向する側壁１３ｂ，１３ｃには絶縁ブシュ３１Ａ，３１Ｂを介し通電用の電極ピン３２Ａ、３２Ｂが嵌装されている。上チャンバーベース１３の側壁内面と接しない電極プレート２９Ａ，２９ＢにはＵ形電極板３４Ａ，３４Ｂの一端が取着されている。この一端の背面に絶縁板３５Ａ，３５Ｂを介し他端内側に電極バー２０Ａ，２０Ｂが取着されている。上冷却盤１６が上ヒータプレート１９を押し下げるとき、上ヒータプレートの両耳部に取着されている電極バー２０Ａ，２０Ｂが連動して降下するようにＵ形湾曲部には可撓性が付与されている。
【００３５】
Ｕ形電極板３４Ａ，３４Ｂの他端の外側には絶縁板３７Ａ，３７Ｂが取着され、上冷却盤の両外壁面にそれぞれ両側から摺動可能に当接している。上冷却盤１６の下面に平行に配設された上ヒータプレート１９の両端は電極バー２０Ａ，２０Ｂに連結されている。プレス加工時に上チャンバーベース１３が降下して上下のチャンバーユニットの当接面が接合する。チャンバーユニット８内が真空になりヒータプレートが所定の温度になるように通電された後、上冷却盤１６が降下して上下のヒータプレートが当接し、樹脂板Ｐ１を挟持する上下の加熱されたヒータプレートを上下の冷却盤で加圧する状態になるまでＵ字形電極板３４Ａ，３４Ｂは変形を受ける。
【００３６】
なお、下チャンバーベース２５にも、上チャンバーベース１３に内包されている形態と同様に下ヒータプレート２８及び通電用の電極ピン３２、電極プレート２９、Ｕ形電極板３４、電極バー２０等が対称的に設けられている。
ここで上下のヒータプレートには表面平滑なステンレス材（例えばＳＵＳ６３０）であって銅材に対し約５０倍の電気抵抗を有するものが使用され、ステンレス材自体が発熱体となるものである。
【００３７】
図５，図７において、上ヒータプレート１９と電極バー２０の熱膨張量の差による固定ねじ等の部材の破壊を回避するため、電極バー２０は長手方向が分割され若干の隙間Ｓ４を設けて上下のヒータプレートに取着されている。
図３、図４において、電極バー２０は断面が方形で、穴が設けられ銅管３８Ａ，３８Ｂが挿通されている。上冷却盤１６には、プレス加工後に上ヒータプレート１９を冷却するための冷媒を通す流路２７ａが孔設されている。電極バー２０は上ヒータプレート１９に比べ形状的に冷却されにくい。そのため、電極バー２０に設けた銅管３８で貫通した流路に冷媒を流すことにより冷却速度の不均等性を解消するように流路が上チャンバーベース１６の内部に形成されている。
なお、上下のチャンバーベースがＯリング３０を介して当接面が接合した後、チャンバーユニット８から空気を排出する排気ノズル３９と真空破壊用バルブ４０が一か所以上設けられている。
【００３８】
次に機外で樹脂板Ｐ１の装着・取り出しを行う樹脂板搬出機構の構成について説明する。
図８、図９において、スライドレール２２が敷設されたレール支え４１が下基準ブロック４から操作側に少なくとも下チャンバーベース２５が移動可能なストローク長をもって設けられている。下チャンバーベース２５は皿ばね２４を自重で撓ませてスライドブロック２３上に載置され下チャンバーベース２５は下基準ブロック４から浮いているので、スライドレール２２上を機外に移動可能である。
【００３９】
下チャンバーベース２５の移動は駆動部材である油圧シリンダ２６でスライドブロック２３を駆動することにより行われる。スライド端はそれぞれスイッチＳＷ３，ＳＷ４で検出して位置決めされる。下チャンバーベース２５にプレス加工時の圧力が付加されると皿ばね２４が撓んで下チャンバーベース２５の下面と下基準ブロック４の上面との隙間Ｓ３が零となって当接し、プレス加工時の大きな圧力を下基準ブロック４で受けるよう構成されている。油圧シリンダ２６のピストンロッドが最も出た位置で下チャンバーベース２５が操作側に移動した位置となり、最も引き込んだ位置が樹脂板成形位置となる。下チャンバーベース２５を移動させる原動力として油圧シリンダ以外にエアシリンダでも可能で、モータを使用したボールねじ、チエン、ラックアンドピニオン方式に置換することもできる。
【００４０】
次に本発明に係るプレス加工機の動作を説明する。
図８、図９において、手前に引き出された下チャンバーユニット２１内の下ヒータプレート２８の上面に、鏡面をもったブランクプレート、その上に樹脂板Ｐ１をのせる。ブランクプレートはヒータプレートに直接取り付けてもよい。またヒータプレートに直接鏡面加工を行っても良い。
樹脂板Ｐ１の上には樹脂板上に転写したい模様を加工した型板をのせる。型板は上ヒータプレート１９に直接取り付けてもよい。また上ヒータプレート１９に直接転写の模様を加工しても良い。
【００４１】
前後移動のためのスライド用の油圧シリンダ２６により下チャンバーユニット２１を、上チャンバーユニット９の真下に移動させる。プレス用の油圧シリンダ５のピストンロッド６を上下のチャンバーベースの当接面が接触した位置をＳＷ１が検知するまで下降させ第一次停止させる。その時点でチャンバーユニット８内を所定の真空圧まで排気を行う。所定の真空圧に達したら上基準ブロック７を更に降下させ、上下のチャンバーユニットの上下のヒータプレートが型板やブランクプレートに挟持された樹脂板Ｐ１に接触した時点をＳＷ２で検知し第二次停止させる。その時点で上下のヒータプレートに所定の通電を行い上下のヒータプレートを加熱して樹脂板Ｐ１の表層面を軟化させる。
【００４２】
設定温度まで加熱したことを温度センサＳＥで検知し設定時間の間温度を維持する。設定時間経過後ヒータプレートへの通電を停止する。その後更に上基準ブロック７を降下させ上基準ブロック７と下基準ブロック４との間で樹脂板Ｐ１にプレス圧が加わるようにする。その後、冷媒を還流させている上下の冷却盤により、上下のヒータプレートと樹脂板Ｐ１の冷却及び電極バーを冷却することにより樹脂板Ｐ１の均一な冷却を行う。
【００４３】
加工終了後チャンバーユニット８内の真空破壊を行う。所定の冷却温度まで下がりチャンバーユニット８内が大気圧程度の圧力に戻ると、プレス用油圧シリンダが作動して上チャンバーユニット９が上昇端まで移動する。そして、下チャンバーユニットが機外の操作端に移動して樹脂板Ｐ１を取り出す。
なお、樹脂板Ｐ１の着脱方法は人手による方法のほか、吸着パッドやマニュピュレータ等による自動着脱も可能である。
【００４４】
次にチャンバーユニット８を形成する際の上チャンバーユニット９の動作について説明する。
油圧シリンダ５を駆動して上チャンバーベース１３を下降させ、上チャンバーベース１３が下チャンバーベース２５と接触した位置にてチャンバーユニット８を真空状態にする。この後上基準ブロック７をさらに下降させ樹脂板Ｐ１に二次加工を施す。この時必要なことは、上チャンバーベース１３はその位置に待機させ、上基準ブロック７とそれに組み付けられた上冷却盤１６などの部品がさらに下降することである。それを可能にするために上チャンバーベース１３の中央に貫通穴１３ａを施し、上基準ブロック７を通し、これらを分離させる構造とした。
【００４５】
これらの部品は分離しているため、二つの部品の間には隙間が生じる。その隙間を０．２５ｍｍ程度とした。この状態では必要な真空状態を作ることは不可能である。そのために上チャンバーベースの中央の貫通穴にＯリング１４を組み込み、摺動面である上基準ブロック７との隙間をシールする。分離しているため、上チャンバーベース１３は下チャンバーベース２５と接触した位置にて維持され、上基準ブロック７、上冷却盤１６などの部品が樹脂板Ｐ１の二次加工のために移動することができる。
二次加工が終了すると油圧シリンダ５にて上基準ブロック７が上昇し、その間上チャンバーベース１３はばね３６により下チャンバーベース２５と接触した位置に維持された状態にあり、ある程度上基準ブロック７が上昇したところで上チャンバーベース１３も上昇する。
【００４６】
次に銅の圧延棒材である通電用の電極バー２０の冷却について説明する。
上下のヒータプレートの両端に接続されヒータプレートから伝熱され高温になり易い。ヒータプレート自体は冷却盤で冷却できるが電極バー２０からヒータプレート側に熱が戻って冷却効果が十分でない場合がある。そのため電極バー２０に貫通穴加工を施し、その貫通穴に銅管３８を通し、ヒータプレートの一方の対辺に取着した電極バー２０をその銅管３８を利用して冷媒を循環できるよう流路が構成されてる。
【００４７】
銅は導電率が高く、熱伝導性が良いという物性を持つ。水道水には導電性物質が溶け込んでいるため、冷媒として水道水を通すと銅管４５を介し電極バー２０から水道水へと電流が漏電する。ヒータプレートに通電する電気は約４５００Ａの高電流であるが、電圧は８Ｖまでの低電圧であり、また水道水の電気抵抗値は大きいので抵抗値の低いヒータプレートへ電流は流れ、水道水側に漏れる電気は殆ど無視できる量である。
なお、冷媒は水道水に限定されるものではなく、温度の設定が可能な冷却水循環装置を用いて冷却水を供給することもできる。
【００４８】
機外で樹脂板Ｐ１の装着・取り出しを行うことができれば作業の安全面に貢献し、開口量が少なくてすむので上チャンバーユニット９の動作ストロークは小になり装置の高さも抑えることができるので二次成形時間を短縮できる。
下チャンバーユニット２１を操作側の機外へスライドレール２２に乗せピストンシリンダ部材で引き出すようにしたものである。下チャンバーユニット２１はスライドブロック２３上に皿ばね２４を介して支持されている。下チャンバーユニット２１の下面は下基準ブロック４の上面より０．５ｍｍ程度高くセットされている。
【００４９】
樹脂板Ｐ１の二次成形の時には機械本体の上部に設置してある油圧シリンダ５によるプレス圧力によって下チャンバーユニット２１を支持している皿ばね２４が撓み、下基準ブロック４と一体となり樹脂板Ｐ１に規定圧力を加えることができる。プレス終了後には皿ばね２４に加わった圧力が元に戻るため、皿ばね２４が下チャンバーユニット２１をプレス前の高さに戻し、下基準ブロック４との隙間Ｓ３が０．５ｍｍ程度になり下チャンバーユニット２１が機外へ移動可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のプレス加工機は上述のように構成されているので、次に記載する効果を奏する。
請求項１に記載する発明は、加熱・加圧して成形加工する真空室を形成する上チャンバーユニットと上基準ブロックとの構成を小型化することにより４本のタイロッドで形成される空間を狭めることにより、二次加工時のサイクル時間が短縮され、また、樹脂製品の加工品質の向上の点で効果がある。
【００５１】
請求項２に記載する発明は、加熱・加圧成形する真空室を構成する際の上蓋となる上チャンバーベースと上基準ブロックとの構造の簡略化により部品数が少なくコンパクトに構成された結果、動作の安定化とコスト低減の点で効果がある。
【００５２】
請求項３に記載する発明は、ヒータプレートと電極バーの冷却速度の不均一さを避けることができるよう、冷却盤と電極バーの冷却流路を独立して設けることにより、成形後の樹脂板に対し冷却速度のばらつきによる完成樹脂板の反りの発生を回避でき、品質向上に効果がある。
【００５３】
請求項４に記載の発明は、機外での樹脂板の装着、取り出しを可能とすることにより開口量が極めて小さく設計可能となり、タイロッドの長さが短くなって加工サイクルの短縮化と加工品質の向上が計れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプレス加工機の側面図である。二次加工部は破断面で示している。
【図２】図１に示すプレス加工機の正面図である。二次加工部は破断面で示している。
【図３】図１の二次加工部のＡＡ断面図である。上下ヒータプレート、上下冷却盤等加熱・冷却部の詳細配置を示している。
【図４】図２の二次加工部のＢＢ断面図である。
【図５】図３のＣＣ断面図である。上基準ブロックに内包される加熱・冷却部材、電極バーの冷却用銅管、支持ピンの配置、排気管等の配置を示している。
【図６】図３のＤＤ断面図である。下基準ブロックに内包される加熱・冷却用部材、電極バーの冷却用銅管、支持ピンの配置、排気管等の配置を示している。
【図７】図５のＥＥ方向視図である。電極バーと冷却用銅管の取着関係を示している。
【図８】下チャンバーベースを機外へスライドできる作業状態図である。
【図９】図８のＦＦ断面図である。
【図１０】従来技術の成形装置の正面図である。
【図１１】図１０に示す成形装置に設けた製品取出し装置の正面図である。
【図１２】従来技術の真空室内で樹脂板を上下から加熱・加圧する二次成形部の断面図である。
【図１３】従来技術の二次成形部気密室の断面図である。スライドベースと上チャンバーベースが一体で上チャンバー部の筒状壁面の外側に設けた圧縮ばねで付勢して気密性を保持させる。
【符号の説明】
１ 下部フレーム
２ 上部フレーム
３ タイロッド
４ 下基準ブロック
５ 油圧シリンダ
６ ピストンロッド
７ 上基準ブロック
８ チャンバーユニット
９ 上チャンバーユニット
１０ スライドベース
１１ 支持ロッド
１２ スライド軸受
１３ 上チャンバーベース
１４，３０ Ｏリング
１５ 断熱板
１６ 上冷却盤
１７，３６ ばね
１８ 支持ピン
１９ 上ヒータプレート
２０ 電極バー
２１ 下チャンバーユニット
２２ スライドレール
２３ スライドブロック
２４ 皿ばね
２５ 下チャンバーベース
２６ 油圧シリンダ
２７ 下冷却盤
２８ 下ヒータプレート
２９ 電極プレート
３１ 絶縁ブシュ
３２ 電極ピン
３４ Ｕ形電極板
３５，３７ 絶縁板
３８ 銅管
３９ 排気ノズル
４０ バルブ
４１ レール支え
４２ 継手
Ｐ１ 樹脂板
Ｄ１，Ｄ２ 検出用ドグ
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４ 検出スイッチ
ＳＥ 温度センサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ 隙間
Claims (4)
- 樹脂板を加熱・冷却して二次成形するプレス加工機において、下部フレームの数か所で固設された下基準ブロックと、該下基準ブロックの着座面にプレス加工時着座可能に支持され前記樹脂板などを乗せる下ヒータプレートと下冷却盤とを内包し開口する上面外周部分に当接上面が形成された水盆形状の下チャンバーベースと、タイロッドに案内され移動可能なスライドベースに固設され下端部に上冷却盤と上ヒータプレートとが設けられ油圧シリンダ部材で上下駆動される上基準ブロックと、該上基準ブロックの外周部分に嵌装され前記スライドベースと相対移動可能に中心穴が設けられ外周部分に前記下チャンバーベースの当接上面に接合可能に対向する当接下面が形成された上チャンバーベースと、該上チャンバーベースの前記上基準ブロックの上下移動に連動して案内可能に前記スライドベースに設けた案内穴により上端部分が案内され前記上チャンバーベース上面に直立固設された複数の支持ロッドと、該支持ロッドに外嵌され前記スライドベース下面と前記下チャンバーベース間に介装されるばねとを上下フレーム間に設けて二次加工部を構成したことを特徴とするプレス加工機。
- 前記スライドベースに連動して前記上チャンバーベースがプレス加工時に降下したとき、当初前記当接下面が前記下チャンバーベースの前記当接上面とＯリングを介して圧着して気密室を形成し、続く降下により前記気密室内で前記樹脂板を中心に上下の前記ヒータプレートが当接した後、更にそれぞれのヒータプレートの上下面に前記冷却板が当接し前記上チャンバーベースが上昇するときは分離可能に前記冷却盤のそれぞれに設けた支持部材と、前記気密室から空気を吸引する減圧装置と接続する排出口とを設けてなる請求項１に記載のプレス加工機。
- 前記上下ヒータプレートの一方の対辺にそれぞれ取着され、それぞれに同心に穿設された貫通穴を有する複数個のセグメント状の電極バーと、前記貫通穴を連通した銅管と、該銅管を連結して前記電極バーに冷媒が還流するように前記冷却盤の周囲に形成した管路とを含んでなる請求項１又は２に記載のプレス加工機。
- 前記下チャンバーベースがプレス圧力を受けないときは前記下基準ブロックから浮上するように支持する皿ばねと、該皿ばねを載せたスライドブロックと、該スライドブロックに載置された前記下チャンバーベースを機内プレス位置から樹脂板などを着脱する機外位置に案内するレール部材と前記下チャンバーベースの機内及び機外の所定位置を検知する検出スイッチと、該検出スイッチの出力信号により前記チャンバーベースの移動を駆動する駆動部材とを含んでなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプレス加工機。
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