JP4309795B2 - プレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱圧締によって樹脂材料からなる板材を成形する、プレス装置に関する。

特開平１１−１９７８９５ 従来より、たとえばプラスチック製のＩＣカード（インテグレーテド・サーキット・カード）やプリント配線基板（PWB）などを製造するために、プラスチック製の被加工物を成形するプレス装置が利用されている。このようなプレス装置は、２熱盤間に樹脂を主とする被加工物を挿置し、この２熱盤が被加工物を加熱しながら圧迫する（熱圧締工程）ことにより、被加工物を成形するものである。

このようなプレス装置を用いて、例えば厚さ100μm以下のプリント配線基板を成形する場合、熱盤の平面度精度を10μm以内に抑えないと製品に加わるプレス圧が熱盤の位置によって異なるという現象が発生し、プリント配線基板の厚み方向の精度が低下すると共に、プレスされる位置によってはプレス圧が不足して不具合が発生する可能性がある。

また、近年、一度のプレスで多数の成形品を製造可能とするため、大型の熱盤を備えたプレス装置が利用されるようになっている。熱盤の面積が大きくなるほど、熱盤の平面度精度を確保するのが困難となるため、成形の不具合が発生しやすかった。

このような現象を回避するため、従来は、特許文献１に記載のプレス装置のように、ゴムシート等の表面粗さが小さくかつ一面が微小変形しても他面の表面精度に影響をほとんど与えないような材料をクッション材として被加工物と熱盤との間に挟んでいた。しかし、このようなクッション材に適する材料は、熱盤と比較して極めて熱伝導率が低いため、熱盤の熱が被加工物に伝わりにくく、成形時間が延びるという問題があった。さらに、ゴムシートをクッション材として使用する場合、成形温度が１５０℃程度までに限定されてしまうため、大型の熱盤を使用して成形温度の高い材料を高精度に成形することは容易ではなかった。

本発明は上記の問題に鑑み、大型の熱盤を使用する場合であっても製品の厚み方向の精度低下等の不具合が発生しにくく、かつ成形時間が延びることのないプレス装置およびプレス装置システムを提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明のプレス装置は、一対の熱盤の一方を他方から所定間隔離れた状態で固定する熱盤間隔維持手段と、一対の熱盤の少なくとも一方の被加工物側の面を覆うよう少なくとも一方の熱盤に固定された金属プレートと、少なくとも一方の熱盤と前記金属プレートとの間隙部に充填されている熱媒と、熱盤の温度を制御する温度制御手段と、熱盤間隔維持手段によって一対の熱盤の間隔が所定間隔に維持されているときに熱媒の圧力を調整して前記一対の熱盤間に配置された被加工物にプレス圧力を加える熱媒圧力調整手段と、を有する。

従って、本発明によれば、熱媒圧力調整手段によって熱媒の圧力を調整することにより、一方の熱盤に取り付けられた金属プレートは平面形状を保ったまま他方の熱盤に習って押し付けられる。この結果、金属プレートの平面度精度はその表面粗さのみに依存するようになるので、鏡面仕上げなどにより金属プレートの表面粗さを低く抑えることにより、被加工物を熱圧締する時の金属プレートの平面度精度を高く維持することができる。

また、少なくとも一方の熱盤上には、被加工物がプレスされているときに一対の熱盤の隙間をシールして被加工物周辺の空間を外気から密封する真空パッキンが取り付けられ（請求項２）、さらに、プレス装置は、被加工物がプレスされているときに被加工物周辺の空間の気圧を減圧する真空ポンプを有する（請求項３）。

このような構成とすると、減圧状態でプレスを行う必要がある場合、減圧されるのは一対の熱盤間という小さい空間のみでよいため、短時間で被加工物の周囲を所望の気圧に減圧することができる。

また、請求項５の発明によれば、被加工物を所定温度に加熱する第１のプレス装置と、第１のプレス装置によって加熱された被加工物を熱圧締する第２のプレス装置と、被加工物を金属製のベルトに載置して第１のプレス装置から第２のプレス装置に搬送するベルトコンベアであって、第１および第２のプレス装置によって該ベルトごと該被加工物がプレスされるようになっているものと、を有するプレス装置システムが提供される。

本発明によれば金属製のベルトごと被加工物がプレスされるので、被加工物の搬送機構をプレス装置から退避させる必要がなく、プレスに係る時間を短縮することができる。また、熱伝導性の高い金属製のベルトに被加工物が載置されているので、熱盤からの熱は速やかにベルトを介して被加工物に移動する。

以上のように、本発明によれば、大型の熱盤を使用する場合であっても製品の厚み方向の精度低下等の不具合が発生しにくく、かつ成形時間が延びることのないプレス装置およびプレス装置システムが実現される。

以下に、本発明の実施の形態による、プレス装置の構成につき詳説する。図１は、本実施形態のバッチ断続プレス装置システム１の側面図である。バッチ断続プレス装置システム１は、予熱プレス装置１００、加熱プレス装置２００、冷却プレス装置３００を有する。樹脂、金属、半導体等からなる製品Ｐ（本実施形態においてはＩＣカード）は、ベルトコンベア４００によって図中左から右に搬送され、予熱プレス装置１００、加熱プレス装置２００、冷却プレス装置３００によって順次プレスされ、所望の形状や物性を備えた製品Ｐが形成される。すなわち、製品Ｐは予熱プレス装置１００によって所定の温度まで昇温され、次いで加熱プレス装置２００によって熱圧締され、さらに冷却プレス装置３００によって常温まで冷却される。プレスは、固定盤の上方に配置された可動盤を、固定盤に当接させることによって行われる。

ベルトコンベア４００は、３台のプレス装置１００−３００の上下流に配置された一対のローラ４０１Ｌ、４０１Ｒ、およびこのローラに渡された無端のスチールベルト４０３を有する。ローラ４０１Ｌはモータ４０９によって図１中時計回りに回転駆動され、スチールベルト４０３はこのローラの回転に伴って駆動される。

図１に示されるように、スチールベルト４０３の上端は、各プレス装置１００−３００の可動盤部１１０、２１０、３１０と固定盤部１２０、２２０、３２０の間に配置されるようになっている。また、ベルトコンベア４００にはスチールベルト４０３の上端を起上および降下するためのベルト浮上装置４０５、４０７を有する。ベルト浮上装置４０５、４０７は、スチールベルト４０３の上端が固定盤部１２０、２２０、３２０上に載置されているプレス可能状態（図１中実線部）と、スチールベルト４０３の上端が固定盤部１２０、２２０、３２０からやや浮いた搬送可能状態（図１中破線部）のいずれかの状態をスチールベルト４０３がとるように、スチールベルト４０３の上端の鉛直方向の位置を変更する。

図１に示されるように、ベルト浮上装置４０５は予熱プレス装置１００の上流側に、またベルト浮上装置４０７は冷却プレス装置３００の下流側に設置されている。ベルト浮上装置４０５は軸４０５Ｓの周りを揺動可能なレバー４０５Ｌと、レバー４０５Ｌの先端に取り付けられたローラ４０５Ｒを有する。ローラ４０５Ｒはスチールベルト４０３の上端に下から当接している。また、ローラ４０５Ｒスチールベルト４０３の駆動に従動して自在に回転するようになっており、スチールベルト４０３の駆動を妨げない。

レバー４０５Ｌは図示しない駆動機構（エアシリンダ、ソレノイド等）によって駆動され、ローラ４０５Ｒの上端が固定盤部１２０、２２０、３２０の上面と略等しい位置にある第１の状態（図１中実線部）と、ローラ４０５Ｒの上端が固定盤部１２０、２２０、３２０の上面より高い位置にある第２の状態（図１中破線部）のいずれかをとるようになっている。

ベルト浮上機構４０７もまた、ベルト浮上機構４０５と同様の機能を有するレバー４０７Ｌ、軸４０７Ｓおよびローラ４０７Ｒを備えている。

すなわち、ベルト浮上機構４０５および４０７が第１の状態をとっているときはスチールベルト４０３はプレス可能状態となり、ベルト浮上機構４０５および４０７が第２の状態をとっているときはスチールベルト４０３は搬送可能状態となる。

スチールベルト４０３の上端の上には製品Ｐが載置される。製品Ｐを各プレス装置１００−３００の可動盤部１１０、２１０、３１０と固定盤部１２０、２２０、３２０の間のいずれかに搬送するときは、ベルト浮上機構４０５および４０７が第２の状態となるように駆動してスチールベルト４０３を搬送可能状態とする。この状態でモータ４０９を駆動して所望のプレス装置の可動盤部と固定盤部の間に製品Ｐを搬送する。この状態では、スチールベルト４０３が各プレス装置１００−３００と接触しないので、接触によってスチールベルト４０３が破損したり、各プレス装置１００−３００とスチールベルト４０３との間に働く摩擦抵抗によって製品Ｐの搬送が妨げられたりするのが防止される。

製品Ｐを所望の位置に搬送した後、ベルト浮上機構４０５および４０７が第１の状態となるように駆動してスチールベルト４０３をプレス可能状態とする。スチールベルト４０３をプレス可能状態とすると、スチールベルト４０３は固定盤部上に載置されるので、可動盤部と固定盤部との間で製品Ｐをプレスすることができるようになる。

なお、可動盤部１１０、２１０、３１０は連結されており、これらは同時に上昇／降下するようになっている。また、予熱プレス装置１００と加熱プレス装置２００の間隔と加熱プレス装置２００と冷却プレス装置３００の間隔は等しい（以下、この距離をＬと定義する）。従って、ある製品を冷却プレス装置３００で冷却している間に別の製品を予熱、及び／または熱圧締するという、いわゆるタンデムプレスが可能となっている。

図２を参照して、加熱プレス２００の構成を説明する。なお、予熱プレス装置１００および加熱プレス装置２００はそれぞれ同様の構成を有している。

図２は、加熱プレス装置２００の構造を示す概略図である。図２には、加熱プレス装置２００のＡ−Ａ断面図（図１参照）と、加熱プレス装置２００が各種動作を行うときに使用される各種機器のブロック図を示したものである。加熱プレス装置２００はプレスフレーム２０３と、可動盤部としての上部熱盤部２１０と、固定盤部としての下部熱盤部２２０と、シリンダ部２３０を有する。プレスフレーム２０３はプレス装置設置部のベースに剛体支持されている。下部熱盤部２２０の固定盤２２１はプレスフレーム２０３のベース部２０３ｂ上に固定されている。また、シリンダ部２３０はプレスフレーム２０３の天井部２０３ａ下面に固定されている。

シリンダ部２３０は、シリンダ２３１と、シリンダ２３１の内壁と摺動しながら上下動可能なピストン２３２と、ピストン２３２の下面中央部より鉛直下向きに延出して形成されたシャフト２３３を有する。シリンダ２３１の下面中央分は貫通孔２３１ａが穿孔されており、シャフト２３３はピストン２３２の上下動に従ってこの貫通孔２３１ａと摺動しながら上下動する。シャフト２３３の下端には上部熱盤部２１０の可動盤２１１が固定されている。

シリンダ２３１の空洞部２３４はピストン２３２によって空洞部（上）２３４ａおよび空洞部（下）２３４ｂに分断されている。この空洞部（上）２３４ａおよび空洞部（下）２３４ｂはそれぞれ作動油で満たされている。ピストン２３２（すなわち上部熱盤部２１０の上下動）は、油圧ユニット２６０が作動油を制御することにより行われる。

油圧ユニット２６０の構造に付き、以下説明する。図３は、油圧ユニット２６０とシリンダ部２３０を模式的に示したものである。図３に示されるように、シリンダ２３１の空洞部（上）２３４ａは配管２６２に、また空洞部（下）２３４ｂは配管２６３に、それぞれ接続されている。配管２６２および２６３の他端は、共に方向切り換え弁ＳＶ３に接続されている。また、方向切り換え弁ＳＶ３には、一端がポンプ２６６に接続された配管２６１および一端が開放されている配管２６４ｃが接続されている。方向切り換え弁ＳＶ３は外部からの操作に応じて「配管２６１と２６２が接続され、かつ配管２６３と２６４ｃが接続されている状態」と「配管２６１と２６３が接続され、かつ配管２６２と２６４ｃが接続されている状態」を切り換えるものである。

ポンプ２６６は、タンク２６５から作動油をくみ上げ、配管２６１に送るものである。方向切り換え弁ＳＶ３が「配管２６１と２６２が接続され、かつ配管２６３と２６４が接続されている状態」をとっている場合は、ポンプ２６６は、作動油をシリンダ２３１の空洞部（上）２３４ａに送り込み、一方空洞部（下）２３４ｂの作動油は配管２６４ａおよびパイロットチェッキ弁ＲＶ３を介して排出される。なお、空洞部（下）２３４ｂの作動油の排出機構については後述する。

また、方向切り換え弁ＳＶ３が「配管２６１と２６３が接続され、かつ配管２６２と２６４が接続されている状態」をとっている場合は、ポンプ２６６は、作動油をシリンダ２３１の空洞部（下）２３４ｂに送り込み、一方空洞部（上）２３４ａの作動油は配管２６４ｂおよびパイロットチェッキ弁ＲＶ２を介して排出される。なお、空洞部（上）２３４ａの作動油の排出機構については後述する。

配管２６２および配管２６３の、方向切り換え弁ＳＶ３近辺にはそれぞれチェッキ弁ＴＶ１およびＴＶ２が設置されている。チェッキ弁ＴＶ１およびＴＶ２は配管２６２および配管２６３を流れる作動油の流れの方向を、方向切り換え弁ＳＶ３からシリンダ２３１に向かう方向のみに制限して作動油の逆流を防止する。従って、方向切り換え弁ＳＶ３から配管２６４ｃには、原則として作動油は流れない。

また、配管２６２および２６３の中途には、配管２６４ｂおよび２６４ａがそれぞれ分岐して設けられている。配管２６４ｂおよび２６４ａにはパイロットチェッキ弁ＲＶ２およびＲＶ３がそれぞれ接続されている。ＲＶ２およびＲＶ３は、それぞれシリンダ上昇および下降時に作動してそこを通る作動油を排出させ、シリンダを作動させるものである。すなわち、ポンプ２６６が作動油をシリンダ２３１の空洞部（上）２３４ａに送り込んで配管２６２の内圧が所定値以上に上がると、パイロットチェッキ弁ＲＶ３が開き、空洞部（下）２３４ｂ内の作動油が排出され、シリンダが下降するようになっている。同様に、ポンプ２６６が作動油をシリンダ２３１の空洞部（下）２３４ｂに送り込んで配管２６３の内圧が所定値以上に上がると、パイロットチェッキ弁ＲＶ２が開き、空洞部（上）２３４ａ内の作動油が排出され、シリンダが上昇するようになっている。

以上のように、本実施形態にシリンダ２３１の空洞部の一方に作動油を送ると、他方の空洞部内の作動油が空洞部から排出されるようになっている。従って、本実施形態によれば、ポンプ２６６および方向切り換え弁ＳＶ３を制御することにより、ピストン２３２および可動盤２１１を自在に上下動させることが出来る。

以下に、上部熱盤部２１０および下部熱盤部２２０の構成を、図２を参照して説明する。上部熱盤部２１０の上部熱盤２１３は断熱材２１２を介して可動盤２１１の下面から懸吊固定されている。同様に、下部熱盤部２２０の下部熱盤２２３は断熱材２２０を介して固定盤２２１の上面に固定されている。また、下部熱盤部２２０の下部熱盤２２３の上面にはメタルクッション２８０（後述）が固定されている。また、上部熱盤部２１０の上部熱盤２１３の下面には真空パッキン取り付けプレート２１４が固定されている。真空パッキン取り付けプレート２１４は、熱伝動性の高い金属の板であり、上部熱盤２１３の熱は速やかに真空パッキン取り付けプレート２１４に移動する。すなわち、真空パッキン取り付けプレート２１４は製品Ｐと上部熱盤２１３との接触を防止する熱盤保護プレートとしての機能を有する。

油圧ユニット２６０を駆動して上部熱盤部２１０を下方に駆動することにより、スチールベルト４０３上に載置された製品Ｐを、メタルクッション２８０と上部熱盤部２１０の真空パッキン取り付けプレート２１４との間で挟んでプレスすることができる。また、下部熱盤２２３の上面の端部（図２中では左右両端）から鉛直上向きにデスタンスバー２７０が伸びている。上部熱盤２１３を降下させると、デスタンスバー２７０の上端は上部熱盤２１３の下面に当接し、上部熱盤はそれ以上降下できなくなる。従って、デスタンスバー２７０はプレス時の上下熱盤間の間隔を一定に保つとともに、真空パッキン取り付けプレート２１４の下面を水平に保つ一種のガイドとして機能する。

また、製品Ｐをプレスしている間、上部熱盤部２１０の上部熱盤２１３および下部熱盤部２２０の下部熱盤２２３はそれぞれ加熱システム２４０によって製品Ｐの成形温度に加熱されている。なお、加熱システム２４０が熱盤の温度を調整する方法については後述する。このように製品Ｐを加熱しながらプレスする、いわゆる熱圧締工程によって、製品Ｐの成形が行われる。なお、製品Ｐが熱可塑性樹脂を含む場合はこの加熱プレス装置２００による加熱プレス工程に続いて後述の冷却プレス工程を行うことにより製品Ｐの成形が行われる。

図２を参照して、加熱システム２４０の構成につき説明する。加熱システム２４０は、上部熱盤２１３および下部熱盤２２３内に形成された加熱用熱媒管路内に熱媒油を循環させるポンプ２４１と、熱媒油を加熱するヒータユニット２４２を有する。また、ポンプ２４１、上部熱盤２１３および下部熱盤２２３、ヒータユニット２４２は加熱用熱媒配管２４４を介して熱媒順管路を形成する。

ポンプ２４１は加熱用熱媒管路の熱媒入口に熱媒を導入する。この熱媒により、上部熱盤２１３および下部熱盤２２３の温度が調整される。上部熱盤２１３および下部熱盤２２３から導出される熱媒油は加熱用熱媒配管２４４を介してヒータユニット２４２に向かう。

ヒータユニット２４２はそこを通過する熱媒油をヒータによって加熱することが可能な装置である。ヒータはサイリスタ制御によってその温度を制御され、これによって熱媒油の温度制御が可能となる。

また、ヒータユニット２４２から導出された熱媒油はストレーナを経由してポンプ２４１に導入され、再び上部熱盤２１３および下部熱盤２２３に向かう。

図４は、下部熱盤部２２０の下部熱盤２２３を水平方向に切断した断面図である。

下部熱盤２２３は略正方形状の鋼板である。下部熱盤２２３には、図４中上下方向に穿孔された互いに平行な８本の貫通孔である第１の孔２２３１ａ〜ｈ（図４中左側のものより順に２２３１ａ、２２３１ｂ、２２３１ｃ、２２３１ｄ、２２３１ｅ、２２３１ｆ、２２３１ｇ、２２３１ｈと称す）と、下部熱盤２２３の図４中下端部に第１の孔２２３１ａ〜ｈのすべてと直交するよう図４中左右方向に穿孔された第２の孔２２３２と、下部熱盤２２３の図４中上端部左側より第１の孔２２３１ａ〜ｆと直交するよう図４中左右方向に穿孔された第３の孔２２３３と、下部熱盤２２３の図４中上端部右側より第１の孔２２３１ｇおよび２２３１ｈと直交するよう図４中左右方向に穿孔された第４の孔２２３４とが形成されている。第１の孔２２３１ｂ〜ｇの両端にはそれぞれ盲キャップ２２３６が嵌入されている。第１の孔２２３１ａおよび２２３１ｈにはその図中４上端部のみに盲キャップ２２３６が嵌入されている。また、第２の孔２２３２のうち、両端、第１の孔２２３１ａと２２３１ｂの間の部分、第１の孔２２３１ｃと２２３１ｄの間の部分、第１の孔２２３１ｅと２２３１ｆの間の部分、および第１の孔２２３１ｇと２２３１ｈの間の部分のそれぞれには盲キャップ２２３６が嵌入されている。また、第３の孔２２３３のうち、左端、第１の孔２２３１ｂと２２３１ｃの間の部分、および第１の孔２２３１ｄと２２３１ｅの間の部分のそれぞれには盲キャップ２２３６が嵌入されている。また、第４の孔２２３４の右端には盲キャップ２２３６が嵌入されている。第１の孔２２３１ａ〜ｈ、第２の孔２２３２、第３の孔２２３３および第４の孔２２３４のそれぞれに上記のように盲キャップ２２３６を嵌入することにより、第１の孔２２３１ａ〜ｈ、第２の孔２２３２、第３の孔２２３３および第４の孔２２３４は第１の孔２２３１ａの図４中下端２２３８と第１の孔２２３１ｈの図３中下端２２３９を両端とし、下部熱盤２２３内を蛇行する１本の加熱用熱媒管路として機能する。

上記加熱用熱媒管路には加熱システム２４０（図２）によって加熱された熱媒油が循環しており、この熱媒油により、下部熱盤２２３は加熱される。なお、また、下部熱盤２２３には図示しない温度センサが取り付けられている。この温度センサは加熱プレス装置２００の図示しないコントローラと接続されており、加熱プレス装置２００が製品Ｐを加熱プレスするときはコントローラはこの温度センサによって計測された上部熱盤２１３の温度が製品Ｐの成形温度である３００度前後となるように、加熱システム２４０を制御して上記管路に流れる熱媒油の温度を調整する。

なお、本実施形態においては温度制御された熱媒油を熱盤内で循環させることによって、熱盤温度を調整しているが、熱盤内に埋め込まれたヒータによって熱盤を加熱する構成としてもよい。

図５は、メタルクッション２８０の鉛直方向断面図である。図５に示すように、メタルクッション２８０は上面中央部に凹部２８１Ｈが形成された厚板形状の板部材２８１と、凹部２８１Ｈを覆うステンレス鋼製の金属プレート２８２を有する。板部材２８１と金属プレート２８２の端部とを隙間無く全周溶接することにより、板部材２８１と金属プレート２８２とは一体化してメタルクッション２８０を形成する。

板部材２８１の底面には、鉛直上向きに穿孔されたねじ孔２８１Ｂを複数（図５中には１つのみ記載）有する。ねじ孔２８１Ｂのそれぞれにはめねじが切られており、下部熱盤２２３の側面に鉛直に穿孔された貫通孔２２３７に挿通されたボルト２８３をこのめねじに螺合させることにより、下部熱盤２２３にメタルクッション２８０は締結される。

板部２８１の凹部２８１Ｈと金属プレート２８２との間には間隙部２８４が形成されている。この間隙部２８４は加圧用熱媒通路２８５と連通している。加圧用熱媒通路２８５の他端は加圧コントロール２５０に接続されている。また、間隙部２８４および加圧用熱媒通路２８５には熱媒油が充填されている。間隙部２８４および加圧用熱媒通路２８５に充填された熱媒油は板部２８１の熱を一旦吸収し、その熱を金属プレート２８２に放出する。金属プレート２８２と板部２８１との間に介在しているのが流動性をもった熱媒油であるため、金属プレート２８２はすばやく加熱される。加圧コントロール２５０は加熱用プレス装置２００の図示しないコントローラと接続されており、コントローラは加圧コントロール２５０を制御して間隙部２８４および加圧用熱媒通路２８５に充填された熱媒油の圧力を変動させることができる。加圧コントロール２５０の詳細な構成については後述する。

金属プレート２８２の上面は鏡面仕上げされており、その表面粗さは数μm以内となっている。従って、プレス圧と間隙部２６４および加圧用熱媒通路２８５に充填された熱媒油の圧力との釣り合いが保たれて金属プレート２８２が平面状態を維持していれば、金属プレート２８２下面の平面度精度は10μm以内に保たれる。

また、スチールベルト４０３（図１）の上下面は鏡面仕上げされており、その表面粗さは数μm以内となっている。また、製品Ｐの上にはステンレス鋼製の薄板Ｂが載置されている。ここで、薄板Ｂの下面も鏡面仕上げされている。下部熱盤２２３の上面のゆがみメタルクッション２８０によって吸収されるので、下部熱盤部２２０を上部熱盤部に近接させると、スチールベルト４０３は高い精度で平面状態を保ったまま、薄板Ｂとの間で製品Ｐを挟み込む。また、上部熱盤２１３には、下部熱盤２２３のものと同様の加熱用熱媒管路が形成されており、上部熱盤２１３は速やかに加熱される。

真空パッキン取り付けプレート２１４の下面の周縁部には真空パッキン２１９がねじ止めされている。真空パッキン２１９は、真空パッキン取り付けプレート２１４の全周に渡って設置されており、真空パッキン取り付けプレート２１４をメタルクッション２８０に近接させると、真空パッキン取り付けプレート２１４とメタルクッション２８０の間の隙間は真空パッキン２１９によってシールされる。真空パッキン取り付けプレート２１４の下面には真空ポンプ２９０と連通している開口２１４ａ（図２）が形成されている。従って、真空パッキン取り付けプレート２１４とメタルクッション２８０の間の隙間が真空パッキン２１９によってシールされている時に真空ポンプ２９０を駆動すると、製品Ｐの周囲を減圧することができる。

冷却プレス装置３００の構成は、加熱プレス装置２００とほぼ同様であるが、熱盤を流れる熱媒として冷却水が使用され、これを循環させることによって熱盤は冷却される。

加圧コントロール２５０の構成を図６を用いて説明する。図６は加圧コントロール２５０の構成を模式的に示したブロック図である。加圧コントロール２５０は第1の油圧シリンダ２５１と、第２の油圧シリンダ２５２と、第２の油圧シリンダ２５２に作動油を供給するポンプ２５３と、ポンプ２５３に作動油を供給す るタンク２５２と、方向切り換え弁ＳＶ５を有する。

第１の油圧シリンダ２５１は、スリーブ２５１ａと、ピストン２５１ｂと、シャフト２５１ｃとを有する。ピストン２５１ｂはスリーブ２５１ａの内面に摺動可能に取り 付けられた部材である。シャフト２５１ｃはピストン２５１ｂの一面からスリーブ２５１ａの軸方向（即ちピストン２５１ｂの作動方向、図６中右向き）に延伸して固定されており、その端部２５１ｄはスリーブ２５１ａより突出している。ピストン２５１ｂによってスリーブ２５１ａの内部空間は前部空間２５１ｅ（図６中左側）と後部空間２５１ｆ（図６中右側）とに分断されている。

第１の油圧シリンダ２５１の前部空間２５１ｅには熱媒油が充填されており、この前部空間２５１ｅと、メタルクッション２８０に形成された加圧用熱媒通路２８５とは配管２５４を介して接続されている。また、第１の油圧シリンダ２５１の後部空間２５１ｆは大気圧となっている。従ってシャフト２５１ｃを力Ｆで前部空間２５１ｅに向かって押し込むことにより、前部空間２５１ｅ内の熱媒油の圧力Ｐ１はＦ／Ａ１（Ａ１：ピストン２５１ｂの断面積）となる。従って力Ｆを制御することにより金属プレート２８２と板部２８１との間に充填されている熱媒油の圧力を制御することができる。

このように、金属プレート２８２を加圧するための熱媒油は金属プレート２８２と板部２８１との間から第１の油圧シリンダ２５１の前部空間２５１ｅにいたる管路のみに充填されている。従って、金属プレート２８２が破損した場合であっても流出する熱媒油は少量ですむ。また、熱媒油が熱膨張した場合、ピストン２５１ｂが後部空間２５１ｆがわに膨張した体積分移動するので、リリーフ弁を使用すること なく熱媒油の圧力を保つことができる。

一方、第２の油圧シリンダ２５２は作動油が充填されたスリーブ２５２ａと、ピストン２５２ｂと、シャフト２５２ｃと、前進限センサ２５２ｇと、後退限センサ２５２ｈとを有する。ピストン２５２ｂはスリーブ２５２ａの内面に摺動可能に取り付けられた部材である。また、シャフト２５２ｃはピストン２５２ｂの一面からスリーブ２５２ａの軸方向（即ちピストン２５２ｂの作動方向、図６中左向き）に延伸して固定されており、そ の端部２５２ｄはスリーブ２５２ａより突出している。ピストン２５２ｂによってスリーブ２５２ａの内部空間は前部空間２５２ｆ（図６中左側）と後部空間２５２ｅ（図６中右側）とに分断される。

作動油は前部空間２５２ｆと後部空間２５２ｅの両方に充填されている。前部空間２５２ｆと後部空間２５２ｅに注入された作動油の圧力を制御することにより、シャフト２５２ｃを任意の駆動力でスリーブ２５２ａの軸方向に駆動することができる。

第１の油圧シリンダ２５１のシャフト２５１ｃの端部２５１ｄと、第２の油圧シリンダ２５２のシャフト２５２ｃの端部２５２ｄとは連結部材２５３によって連結されている。従って、シャフト２５２ｃを駆動する駆動力を制御することによって前部空間２５１ｅ内の熱媒油の圧力Ｐ１を制御することが出来る。詳細は後述するが、本実施形態においては、前部空間２５２ｆと後部空間２５２ｅのうちの一方が加圧されている時は、他方の圧力は大気圧となるようになっている。従って、後部空間２５２ｅから前部空間２５２ｆに向かう方向（図中左向き）にシャフト２５１ｃが駆動される場合、その駆動力は後部空間２５２ｅに充填された作動油の圧力Ｐ２にピストン２５２ｂの断面積Ａ２を掛けた値である。すなわち、前部空間２５１ｅ内の熱媒油の圧力Ｐ１は、Ｐ２×Ａ２／Ａ１となる。従って、第２の油圧シリンダ２５２のピストン２５２ｂの断面積Ａ２を変えることによって、熱媒油の圧力Ｐ１すなわち金属プレート２８２を加圧する圧力の範囲を変化させることが出来る。

前進限センサ２５２ｇと後退限センサ２５２ｈはそれぞれの取り付け位置にピストン２５２ｂがあるかどうかを検出するセンサである。本実施形態においてはピストン２５２ｂは前進限センサ２５２ｇと後退限センサ２５２ｈの間に位置するよう制御されている。前進限センサ２５２ｇと後退限センサ２５２ｈを用いたピストン２５２ｂの位置制御方法については後述する。

シャフト２５２ｃを駆動する駆動力の制御方法に付き以下説明する。

方向切り換え弁ＳＶ５は第１のポートＰ１、第２のポートＰ２、第３のポートＰ３および第４のポートＰ４を有する４ポート切り換え弁である。方向切り換え 弁ＳＶ５は、「Ｐ１とＰ３が導通かつＰ２とＰ４が導通」と「Ｐ１とＰ４が導通かつＰ２とＰ３が導通」の２つの状態を切り換えるものである。第１のポートＰ１とポンプ２５３の吐出口とは配管２５７を介して接続されている。第２のポートＰ２に接続された配管２５８の一端は開放となっている。また、第２の油圧シリ ンダ２５２のスリーブ２５２ａの前部空間２５２ｆおよび後部空間２５２ｅは、それぞれ配管２５５および２５６を介して方向切り換え弁ＳＶ５の第３のポートＰ３および第４のポートＰ４に接続されている。

従って、方向切り換え弁ＳＶ５の設定が「Ｐ１とＰ３が導通かつＰ２とＰ４が導通」であるときはポンプ２５３から導出される作動油は配管２５５を介して第２の油圧シリンダ２５２のスリーブ２５２ａの前部空間２５２ｆに向かう。一方、第２の油圧シリンダ２５２のスリーブ２５２ａの後部空間２５２ｅは配管２５８と接続 される。この結果、第２の油圧シリンダ２５２のピストン２５２ｂは後部空間２５２ｅに向かって（図６中右向き）移動し、後部空間２５２ｅ内の作動油の一部は配管２５８を通って排出される。

また、方向切り換え弁ＳＶ５の設定が「Ｐ１とＰ４が導通かつＰ２とＰ３が導通」であるときはポンプ２５３から導出される熱媒油は配管２５６を介して第２ の油圧シリンダ２５２のスリーブ２５２ａの後部空間２５２ｅに向かう。一方、前部空間２５２ｆは配管５８と接続される。この結果、ピストン２５２ｂは前部空間２５２ｆに向かって（図６中左向き）移動し、前部空間２５２ｆ内の作動油の一部は配管２５８を通って排出される。

上記の方向切り換え弁ＳＶ５の切り換え動作は加圧コントロール２５０の図示しないコントローラによって制御される。

配管２５６の中途には電磁リリーフ弁ＲＶ４が配設されている。この電磁リリーフ弁ＲＶ４は加圧コントロール２５０の図示しないコントローラによって 制御され、配管２５６内の作動油の圧力が所定の圧力に制御されるよう適宜弁の開閉動作を行う。金属プレート２８２と板部２８１との間に充填された熱媒油の圧力は配管２５６内の作動油の圧力と同じになるので、電磁リリーフ弁ＲＶ４の開閉を制御することにより、金属プレート２８２と板部２８１との間に充填された熱媒油の圧力を所望の範囲内に制御することができる。なお、電磁リリーフ弁ＲＶ４の開閉は、配管２５４に設置された圧力センサＰＧ１或いは配管２５６に設置された圧力センサＰＧ２の検出結果を用いてフィードバック制御される。

以上のように、本実施形態においては２本の油圧シリンダを直列に連結し、一方の油圧シリンダのシャフトを駆動することにより、他方の油圧シリンダ内に充填された熱媒油の圧力を調整する構成としている。すなわち、直接ポンプで熱媒油を加圧しない。従って、温度条件等の理由によりポンプで熱媒油を直接加圧できないような場合であっても、本実施例の構成によれば熱媒油を所望の圧力で加圧可能である。

また、前進限センサ２５２ｇと後退限センサ２５２ｈの検出結果を用いて、ポンプの制御を行うことにより、第２の油圧シリンダ２５２のピストン２５２ｂが常に前進限センサ２５２ｇと後退限センサ２５２ｈの間に位置するよう制御する。すなわち、前進限センサ２５２ｇまたは後退限センサ２５２ｈがピストン２５２ｂを検出した 場合は、ポンプを停止する。

配管２５５および２５６にはそれぞれリリーフ弁ＲＶ５およびＲＶ６が設置されている。リリーフ弁ＲＶ５およびＲＶ６は配管２５５および２５６の 内圧が所定値に達したときに開いて作動油を配管外部に排出し、配管２５５および２５６の内圧を所定値以下に抑えるものである。

配管２５５および配管２５６の、ポートＰ３およびＰ４近辺にはそれぞれ絞り弁ＴＶ３およびＴＶ４が設置されている。絞り弁ＴＶ３およびＴＶ４は配管２５５および配管２５６を流れる作動油の流量を制御し、シリンダ５１２および５２２の作動速度を制御する。

以上のように構成されたプレス装置による、製品Ｐのプレス成形の手順を以下に説明する。なお、プレスが開始される前は、可動盤部１１０、２１０、３１０は固定盤部１２０、２２０、３２０から充分に離間しており、搬送可能状態であれば製品Ｐを載せたスチールベルト４０３がその間を通過できるようになっている。

プレスを行うにあたって、まず各プレス装置の熱盤の温度制御が行われる。すなわち、予熱プレス装置１００および加熱プレス装置２００においては、熱盤が加熱されてその温度は製品Ｐの成形温度程度となり、一方、冷却プレス装置３００の熱盤は冷却されてその温度は常温程度に保たれる。なお、本実施形態においては、製品Ｐの成形温度は３００度程度である。

次いで、スチールベルト４０３の上端の上面に製品Ｐが載置される。ここでは、製品Ｐは予熱プレスよりも上流側の部分に置かれる。

次いで、ベルト浮上機構４０５および４０７を駆動して、スチールベルト４０３を搬送可能状態とする。さらに、モータ４０９を駆動して予熱プレス装置１００の可動盤部１１０と固定盤部１２０の間に向かって製品Ｐを移動する。次いで、モータ４０９の駆動を停止して可動盤部１１０と固定盤部１２０の間に製品Ｐを配置するようにする。

次いで、ベルト浮上機構４０５および４０７を駆動して、スチールベルト４０３をプレス可能状態とする。次いで、可動盤部１１０、２１０、３１０を下方に移動させ、デスタンスバー２７０に上部熱盤が当接するまで、可動盤部を固定盤部に近づける。この時、各可動盤部の真空パッキン取り付けプレートの下面とスチールベルト４０３の上端の上面との間隔が０．５−１ｍｍ程度となっている。この状態では、可動盤部のそれぞれに取り付けられた真空パッキンが充分に機能し、製品Ｐの周囲を密封できるようになっている。また、この時の各プレス装置のシリンダ部（加熱プレス装置２００においてはシリンダ部２３０）の出力、すなわちシリンダ部のシリンダ（加熱プレス装置２００においてはシリンダ２３２）の水平方向断面積にシリンダ部の上側空洞部（加熱プレス装置２００における空洞部（上）２３４ａ（図２））の内圧を掛けた値は、後述の設定プレス圧に製品Ｐの水平方向断面積を掛けた値よりも充分高くなっている。

次いで、真空ポンプを駆動して製品Ｐの周囲を設定真空圧まで減圧する。

次いで、加圧コントロールを駆動して加圧用熱媒油を設定プレス圧まで加圧する。前述のように、各プレス装置のシリンダ部の出力は、後述の設定プレス圧製に製品Ｐの水平方向断面積を掛けた値よりも充分高くなっているので、加圧用熱媒油からの圧力によって真空パッキン取り付けプレートが持ち上がることは無い。従って、製品Ｐはこの設定プレス圧で予熱プレスされることになる。所定加圧保持時間経過後、ポンプを駆動して加圧用熱媒油を減圧する。次いで、真空ポンプと接続された経路内の図示しない逃がし弁を開いて、製品Ｐ周囲の気圧を上圧に戻す。次いで、可動盤部１１０を上方に移動させる。以上の手順によって、予熱プレスは完了する。

可動盤部１１０、２１０、３１０が充分に（スチールベルト４０３を搬送可能状態としたときに製品Ｐと可動盤部が接触しない程度に）上昇した後、ベルト浮上機構４０５および４０７を駆動して、スチールベルト４０３を搬送可能状態とする。次いでモータ４０９を駆動して、加熱プレス装置２００の可動盤部２１０と固定盤部２２０の間に向かって製品Ｐを距離Ｌだけ移動する。この結果、製品Ｐは可動盤部２１０と固定盤部２２０の間に移動する。次いで、モータ４０９の駆動を停止して可動盤部２１０と固定盤部２２０の間に製品Ｐを配置するようにする。なお、他にプレスすべき製品Ｐ’がある場合は、ベルト浮上機構の駆動に先立って、スチールベルト４０３の上端の上面に製品Ｐ’を載置してもよい。この場合、製品Ｐ’は、予熱プレス装置１００から所定距離Ｌだけ上流側の位置に載置され、製品Ｐが可動盤部２１０と固定盤部２２０の間に配置されると、製品Ｐ’は予熱プレス装置１００の可動盤部１１０と固定盤部１２０の間に配置される。

次いで、上記の予熱プレスと同様の手順によって、製品Ｐの加熱プレスが行われる。また、他にプレスすべき製品Ｐ’がある場合は、同時に製品Ｐ’の予熱プレスが行われる。

可動盤部１１０、２１０、３１０が充分に（スチールベルト４０３を搬送可能状態としたときに製品ＰやＰ’と可動盤部が接触しない程度に）上昇した後、ベルト浮上機構４０５および４０７を駆動して、スチールベルト４０３を搬送可能状態とする。次いでモータ４０９を駆動して、冷却プレス装置３００の可動盤部３１０と固定盤部３２０の間に向かって製品Ｐを距離Ｌだけ移動する。この結果、製品Ｐは可動盤部３１０と固定盤部３２０の間に移動する。また、他の製品Ｐ’が予熱プレスされていた場合は、製品Ｐ’は、加熱プレス装置２００の可動盤部２１０と固定盤部２２０の間に移動する。次いで、モータ４０９の駆動を停止して可動盤部３１０と固定盤部３２０の間に製品Ｐを配置するようにする。なお、他にプレスすべき製品Ｐ’’がある場合は、ベルト浮上機構の駆動に先立って、スチールベルト４０３の上端の上面に製品Ｐ’’を載置してもよい。この場合、製品Ｐ’は、予熱プレス装置１００から所定距離Ｌだけ上流側の位置に載置され、製品Ｐが可動盤部３１０と固定盤部３２０の間に配置されると、製品Ｐ’’は予熱プレス装置１００の可動盤部１１０と固定盤部１２０の間に配置される。

次いで、上記の予熱プレスと同様の手順によって、製品Ｐの冷却プレスが行われる。また、他にプレスすべき製品Ｐ’やＰ’’がある場合は、同時に製品Ｐ’の加熱プレスや製品Ｐ’’の予熱プレスが行われる。

次いで、可動盤部１１０、２１０、３１０が充分に（スチールベルト４０３を搬送可能状態としたときに製品ＰやＰ’と可動盤部が接触しない程度に）上昇した後、ベルト浮上機構４０５および４０７を駆動して、スチールベルト４０３を搬送可能状態とする。次いでモータ４０９を駆動して、製品Ｐを下流に距離Ｌだけ移動するようスチールベルト４０３を駆動する。かくして、プレスの完了した製品Ｐは冷却プレス装置３００の下流側に移動し、これは図示しないピックアップ装置によって取り出される。

本発明の実施の形態のバッチ断続プレス装置システムの側面図である。 本発明の実施の形態の加熱プレス装置の構造を示す概略図である。 本発明の実施の形態の油圧ユニットとシリンダ部２を模式的に示したものである。 本発明の実施の形態の下部熱盤部の下部熱盤を水平方向に切断した断面図である。 本発明の実施の形態のメタルクッション２の鉛直方向断面図である。 本発明の実施の形態の加圧コントロールの構成を模式的に示したブロック図である。

符号の説明

１ バッチ断続プレス装置システム
１００ 予熱プレス装置
２００ 加熱プレス装置
２１３ 上部熱盤
２２３ 下部熱盤
２５０ 真空パッキン取り付けプレート
２７０ デスタンスバー
２８０ メタルクッション
３００ 冷却プレス装置
４００ ベルトコンベア
４０１Ｌ、４０１Ｒ ローラ
４０３ スチールベルト
４０５、４０７ ベルト浮上装置

Claims (3)

1. 一対の熱盤と、
   前記一対の熱盤の一方を他方から所定間隔離れた状態で固定する熱盤間隔維持手段と、
   前記一対の熱盤の少なくとも一方の被加工物側の面を覆うよう、前記少なくとも一方の熱盤に固定された金属プレートと、
   前記少なくとも一方の熱盤と前記金属プレートとの間隙部に充填されている熱媒と、
   前記熱盤の温度を制御する温度制御手段と、
   前記熱盤間隔維持手段によって前記一対の熱盤の間隔が所定間隔に維持されているときに前記熱媒の圧力を調整して前記一対の熱盤間に配置された被加工物にプレス圧力を加える熱媒圧力調整手段と、
   前記少なくとも一方の熱盤上に取り付けられた、該被加工物がプレスされているときに前記一対の熱盤の隙間をシールして該被加工物周辺の空間を外気から密封する真空パッキンと、
   を有することを特徴とするプレス装置。
2. 前記プレス装置は、該被加工物がプレスされているときに該被加工物周辺の空間の気圧を減圧する真空ポンプを有することを特徴とする、請求項１に記載のプレス装置。
3. 該被加工物は金属製のベルトに載置されて前記一対の熱盤間に搬送され、前記プレス装置は該ベルトごと該被加工物をプレスすることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプレス装置。

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