JP4999587B2 - Continuous press machine - Google Patents
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Description
本発明は、プリプレグなどのシート状の材料を熱圧締し、同一断面形状の被加工物を連続成形する、連続プレス装置に関する。 The present invention relates to a continuous press apparatus that heat-presses a sheet-like material such as a prepreg and continuously forms a workpiece having the same cross-sectional shape.
プリプレグを積層した構造材料、特に炭素繊維をプリプレグの補強材として使用するものは、軽量かつ比剛性、比強度が高く、航空宇宙用途(例えば航空機の尾翼などを補強するビーム)などに利用されている。特に、航空宇宙用途においては、長さ方向の寸法が数10メートルに達する同一断面形状のものが利用される。このような部材(被加工物)を成形するために、特許文献1に記載のもののような間欠プレス装置が利用されている。
特許文献1に記載の間欠プレス装置は、周期的に開閉するよう制御された熱盤対と、被加工物を送る搬送手段とを有する。すなわち、熱盤対が開いている時に成型前の被加工物を所定量熱盤対の間に送る。次いで、熱盤対が閉じ、被加工物のうち熱盤対の間にある部分が熱圧締される。続いて、熱盤対が開き、成型後の被加工物が熱盤対から送り出されると共に、成型前の被加工物が熱盤対の間に送り込まれる。このプロセスを継続して行うことによって、同一断面形状の長尺状の部材が成型される。 The intermittent press apparatus described in Patent Literature 1 includes a pair of hot plates controlled to be opened and closed periodically, and a conveying unit that feeds a workpiece. That is, when the hot platen pair is open, the workpiece before molding is sent between the hot platen pair by a predetermined amount. Next, the hot platen pair is closed, and the portion of the work piece between the hot platen pair is hot-pressed. Subsequently, the hot platen pair is opened, the workpiece after molding is sent out from the hot platen pair, and the workpiece before molding is sent between the hot platen pairs. By continuing this process, a long member having the same cross-sectional shape is formed.
このような間欠プレス装置においては、以下のような課題があった。第1に、熱可塑性樹脂であれば加熱・成型・冷却、熱硬化性樹脂であれば加熱・成型・熱硬化の全てのプロセスを一対の熱盤対にて行う必要があるため、被加工物が常温・常圧から急激に加熱・加圧される。このため、プリプレグが局所的にガラス転移温度まで急激に加熱され、流動する。そして、これによって、成型後の被加工物に、繊維の乱れや樹脂流れの跡、ボイドの発生による白化、樹脂流れによる厚みむら、などの欠陥が発生する可能性がある。第2に、熱盤の端部においては、被加工物の成型前の部分と成型中の部分物との間に厚み方向の段差が発生し、製品の強度に影響を与える。すなわち、この段差も一種の欠陥といえる。 Such an intermittent press apparatus has the following problems. First, it is necessary to perform all processes of heating, molding, and thermosetting with a pair of heating plates if it is a thermoplastic resin, and heating, molding, and thermosetting if it is a thermosetting resin. Is heated and pressurized rapidly from room temperature and normal pressure. For this reason, the prepreg is locally heated to the glass transition temperature and flows. As a result, defects such as turbulence of fibers, traces of resin flow, whitening due to generation of voids, and uneven thickness due to resin flow may occur in the workpiece after molding. Secondly, at the end of the hot platen, a step in the thickness direction occurs between the part before molding of the workpiece and the part being molded, which affects the strength of the product. That is, this level difference is also a kind of defect.
このような欠陥の発生を防止するため、特許文献1に記載の構成においては、熱盤に厚み方向の傾斜若しくは段差を付け、前段部の熱盤間隔を後段部のものよりも大きくしている。被加工物は、まず前段部でその形状が整えられ、次いで後段部にて熱圧締が行われる。前段部においては、熱盤間隔を大きくとっているため、樹脂の流動が起こりにくくなっている。 In order to prevent the occurrence of such a defect, in the configuration described in Patent Document 1, the heating plate is provided with an inclination or a step in the thickness direction, and the heating plate interval of the front stage is made larger than that of the rear stage. . The shape of the workpiece is first adjusted at the front stage, and then hot-pressed at the rear stage. In the front part, since the hot platen distance is large, resin flow hardly occurs.
しかしながら、この方式においても、熱盤は被加工物のガラス転位温度よりも充分に高い温度に加熱されているため、樹脂の流動を完全には防止出来ない。また、熱盤に段差を設けている場合は、成型後の被加工物に段差が発生する可能性がある。 However, even in this method, since the hot platen is heated to a temperature sufficiently higher than the glass transition temperature of the workpiece, the flow of the resin cannot be completely prevented. Further, when a step is provided on the hot platen, there is a possibility that a step is generated on the workpiece after molding.
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、成型時に被加工物に欠陥を発生させずに長尺の製品を製造可能な連続プレス装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a continuous press apparatus capable of manufacturing a long product without causing defects in a workpiece during molding.
上記の目的を達成するため、本発明の連続プレス装置は、下面が平坦に形成された上部熱盤と、上部熱盤を支持する上部定盤と、上部熱盤の下面と対向するよう設けられ、上面が平坦に形成された下部熱盤と、下部熱盤を支持する下部定盤と、上部及び下部熱盤に定められた第1の領域を第1の温度に加熱する第1の加熱手段と、上部及び下部熱盤において第1の領域に対して各熱盤の面方向に隣接して定められた第2の領域を第1の温度より高い第2の温度に加熱する第2の加熱手段と、上部及び下部熱盤の少なくとも一方を駆動して上部熱盤と下部熱盤との間に配置された被加工物を押圧する押圧手段と、第1の領域から第2の領域に向う搬送方向に該被加工物を搬送する被加工物搬送手段とを有し、上部及び下部定盤には、第1の領域と第2の領域に夫々少なくとも一対のディスタンスバーが設けられ、上部定盤のディスタンスバーと下部定盤のディスタンスバーとが当接することによって、該被加工物が押圧されている時の上部熱盤の下面と下部熱盤の上面との間隔が領域毎に規定される。 In order to achieve the above object, the continuous press device of the present invention is provided so as to face an upper heating plate having a flat lower surface, an upper surface plate supporting the upper heating plate, and a lower surface of the upper heating plate. A lower heating plate having a flat upper surface, a lower surface plate supporting the lower heating plate, and a first heating means for heating a first region defined by the upper and lower heating plates to a first temperature. And second heating that heats the second region defined adjacent to the first region in the surface direction of each heating plate to the second temperature higher than the first temperature in the upper and lower heating plates . Means, a pressing means for driving at least one of the upper and lower heating plates to press the workpiece disposed between the upper and lower heating plates, and from the first region to the second region It possesses a workpiece conveying means for conveying the workpiece in the conveying direction, the upper and lower platen, the first region At least a pair of distance bars is provided in each of the second regions, and the distance bar of the upper surface plate and the distance bar of the lower surface plate are brought into contact with each other, whereby the upper hot platen when the workpiece is pressed An interval between the lower surface and the upper surface of the lower heating plate is defined for each region.
このような構成とすると、第1の領域では低温でプレスされて被加工物の形状が整えられ、次いで被加工物が第2の領域に搬送されて高温で熱圧締される。従って、被加工物の急激な加熱に起因する欠陥を防止することができる。また、本発明においては、被加工物と当接する面が平坦に形成された一対の熱盤にて被加工物の形状を整え、且つ熱圧締を行う構成としているので、継ぎ目状の欠陥も発生しない。また、第1の領域と第2の領域にディスタンスバーを設けることによって、第1の領域と第2の領域とで被加工物の厚みや荷重を変えることができる。例えば、第1の領域においては熱盤の間隔を大きめにとることによって被加工物に加わる荷重を小さくし、且つ第2の領域においては熱盤の間隔を小さくして被加工物に大きな荷重を加えることができる。また、被加工物が熱圧締の過程で反応して収縮又は膨張するような材料を用いている場合は、各領域の熱盤間隔を収縮または膨張の程度を考慮した大きさに調整することによって、最終的に所望の厚みの被加工物を得ることができる。例えば、熱圧締の工程中に収縮する材料を被加工物とする場合は、第2の領域における熱盤の間隔をより一層小さくして所望の荷重、厚みで熱圧締が行われるようにする。 With such a configuration, the first region is pressed at a low temperature to adjust the shape of the workpiece, and then the workpiece is conveyed to the second region and hot-pressed at a high temperature. Therefore, defects caused by rapid heating of the workpiece can be prevented. Further, in the present invention, the shape of the workpiece is adjusted by a pair of hot plates having flat surfaces that come into contact with the workpiece, and hot pressing is performed. Does not occur. Further, by providing distance bars in the first region and the second region, the thickness and load of the workpiece can be changed between the first region and the second region. For example, in the first region, the load applied to the work piece is reduced by increasing the interval between the hot plates, and in the second region, the hot plate interval is reduced and a large load is applied to the work piece. Can be added. In addition, if the workpiece is made of a material that shrinks or expands in response to the hot pressing process, the hot platen spacing in each region should be adjusted to a size that takes into account the degree of contraction or expansion. Thus, a workpiece having a desired thickness can be finally obtained. For example, when a material that shrinks during the hot pressing process is used as a work piece, the hot pressing is performed with a desired load and thickness by further reducing the distance between the hot plates in the second region. To do.
また、上部及び下部熱盤は夫々一体に構成されてもよい。Further, the upper and lower heating plates may be integrally formed.
また、上部及び下部定盤は夫々一体に構成されてもよい。Further, the upper and lower surface plates may be integrally formed.
また、第1の領域に配された該被加工物を押圧する第1押圧部と、第2の領域に配された被加工物を押圧する第2押圧部とを押圧手段が有する構成としてもよい。これによって、第1押圧部は第1の領域の被加工物を充分に押圧できる程度の低い荷重で熱盤を駆動させることができるようになり、単一の押圧部で第1及び第2の領域の双方を押圧する場合と比べて、動力のロスを抑えることができる。 Further, the pressing means may include a first pressing portion that presses the workpiece disposed in the first region and a second pressing portion that presses the workpiece disposed in the second region. Good. As a result, the first pressing portion can drive the hot platen with a load that is low enough to sufficiently press the workpiece in the first region, and the first and second pressing portions can be driven by a single pressing portion. Compared with the case where both areas are pressed, power loss can be suppressed.
ここで、第1の温度は被加工物のガラス転位温度に略等しい。また、第2の温度は被加工物の成形温度に略等しい。被加工物が熱硬化性樹脂である場合は、成形温度は、例えば熱硬化性樹脂の硬化温度域に設定される。 Here, the first temperature is substantially equal to the glass transition temperature of the workpiece. The second temperature is substantially equal to the molding temperature of the workpiece. When the workpiece is a thermosetting resin, the molding temperature is set, for example, in the curing temperature range of the thermosetting resin.
また、被加工物搬送手段が、第1及び第2の押圧手段が被加工物を押圧していない時に該被加工物を移動させる構成としてもよい。例えば、被加工物搬送手段は、一対のプーリを有する下側プーリ対に掛け渡され、その上に被加工物が載置される下側無端ベルトと、一対のプーリを有する上側プーリ対に掛け渡され、被加工物を介して下側無端ベルトと対向するように配置されている上側無端ベルトと、上側無端ベルトと前記下側無端ベルトとを駆動するベルト駆動手段と、を有し、下側無端ベルトの上側の部分及び前記上側無端ベルトの下側の部分は上部及び下部熱盤の間に配置されており、被加工物は下側無端ベルトの上側の部分と上側無端ベルトの下側の部分とに挟まれた状態で搬送されるとともに、上部及び下部熱盤によって前記下側無端ベルトの上側の部分と前記上側無端ベルトの下側の部分ごと押圧されるようになっている。また、ベルト駆動手段は、例えば上側及び下側無端ベルトを介して被加工物を把持可能なグリッパと、搬送方向及び、搬送方向の反対方向である後退方向に前記グリッパを往復移動させるグリッパ駆動手段と、を有する。また、グリッパ駆動手段は、例えばシリンダ機構によってグリッパを往復移動させる。また、グリッパは、例えば上部及び下部熱盤に対して搬送方向側又は後退方向側のいずれかに配置されている。 The workpiece conveying means may be configured to move the workpiece when the first and second pressing means are not pressing the workpiece. For example, the workpiece conveying means is hung on a lower pulley pair having a pair of pulleys, and is hung on a lower endless belt on which the workpiece is placed and an upper pulley pair having a pair of pulleys. And an upper endless belt disposed so as to face the lower endless belt through the workpiece, and belt driving means for driving the upper endless belt and the lower endless belt. The upper part of the side endless belt and the lower part of the upper endless belt are arranged between the upper and lower heating plates, and the workpiece is the upper part of the lower endless belt and the lower side of the upper endless belt. The upper end portion of the lower endless belt and the lower portion of the upper endless belt are pressed together by the upper and lower heating plates. Further, the belt driving means includes, for example, a gripper capable of gripping the workpiece via the upper and lower endless belts, and a gripper driving means for reciprocating the gripper in the transport direction and in the reverse direction opposite to the transport direction. And having. The gripper driving means reciprocates the gripper by, for example, a cylinder mechanism. Moreover, the gripper is arrange | positioned in the conveyance direction side or the retraction direction side, for example with respect to an upper part and a lower heating board.
また、別の観点では、本発明の連続プレス装置は、下面が平坦に形成された上部熱盤と、上部熱盤の下面と対向するよう設けられ、上面が平坦に形成された下部熱盤と、上部及び下部熱盤に定められた第1の領域を第1の温度に加熱する第1の加熱手段と、上部及び下部熱盤において、第1の領域に対して各熱盤の面方向に隣接して定められた第2の領域を第1の温度より高い第2の温度に加熱する第2の加熱手段と、上部及び下部熱盤の少なくとも一方を駆動して上部熱盤と下部熱盤との間に配置された被加工物を押圧する押圧手段と、第1の領域から第2の領域に向う搬送方向に該被加工物を搬送する被加工物搬送手段と、を有し、被加工物搬送手段は、一対のプーリを有する下側プーリ対に掛け渡され、その上に該被加工物が載置される下側無端ベルトと、一対のプーリを有する上側プーリ対に掛け渡され、該被加工物を介して下側無端ベルトと対向するように配置されている上側無端ベルトと、上側無端ベルトと下側無端ベルトとを駆動するベルト駆動手段とを有し、下側無端ベルトの上側の部分及び上側無端ベルトの下側の部分は、上部及び下部熱盤の間に配置されており、ベルト駆動手段は、上側無端ベルトの下側の部分及び下側無端ベルトの上側の部分を介して該被加工物を把持可能なグリッパと、該搬送方向及び、該搬送方向の反対方向である後退方向にグリッパを往復移動させるグリッパ駆動手段と、を有し、該被加工物を、下側無端ベルトの上側の部分と上側無端ベルトの下側の部分とで挟んだ状態で搬送するとともに、上部及び下部熱盤によって下側無端ベルトの上側の部分と上側無端ベルトの下側の部分ごと押圧するようになっている。また、グリッパ駆動手段は、例えばシリンダ機構によってグリッパを往復移動させる。また、グリッパは、例えば上部及び下部熱盤に対して搬送方向側又は後退方向側のいずれかに配置されている。また、下側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されており、上側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されている。これによって、無端ベルトにテンションを与えることができる。また、下側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して搬送方向及び後退方向に微小移動可能に支持されており、上側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して搬送方向及び後退方向に微小移動可能に支持されている。本構成においては、無端ベルトの一部が熱盤間に配置されているため、上部熱盤が下部熱盤に近接すると、ベルトが引っ張られることになる。この構成においては、プーリ対の一方を微小移動可能とすることによって、ベルトが熱盤によって引っ張られた時に生じる過度の張力を緩和し、ベルトの破断が防止される。 In another aspect, the continuous pressing apparatus of the present invention includes an upper heating plate having a flat bottom surface, and a lower heating plate provided to face the lower surface of the upper heating plate and having a flat upper surface. In the first heating means for heating the first region defined in the upper and lower heating plates to the first temperature, and in the upper and lower heating plates, in the surface direction of each heating plate with respect to the first region A second heating means for heating a second region defined adjacent to a second temperature higher than the first temperature; and at least one of an upper and a lower heating plate to drive an upper heating plate and a lower heating plate And a pressing means for pressing the workpiece disposed between the workpiece and the workpiece conveying means for conveying the workpiece in the conveying direction from the first area toward the second area. The workpiece conveying means is stretched over a pair of lower pulleys having a pair of pulleys, and the workpiece is placed thereon. An upper endless belt, which is stretched over a lower endless belt and a pair of upper pulleys having a pair of pulleys, and is disposed so as to face the lower endless belt via the workpiece, the upper endless belt and the lower side and a belt drive means for driving the endless belt, the lower portion of the upper portion and the upper endless belt of the lower endless belt is disposed between the upper and lower heating plate, a belt drive means A gripper capable of gripping the workpiece through the lower part of the upper endless belt and the upper part of the lower endless belt, and a gripper in the transport direction and in a retracting direction opposite to the transport direction. a gripper driving means for reciprocating the, workpiece and conveys in a state sandwiched between an upper portion and a lower portion of the upper endless belt of the lower endless belt, the upper and lower heating plate By the endless bottom It is adapted to press each portion of the lower upper part and the upper endless belt bets. The gripper driving means reciprocates the gripper by, for example, a cylinder mechanism. Moreover, the gripper is arrange | positioned in the conveyance direction side or the retraction direction side, for example with respect to an upper part and a lower heating board. One of the pulleys of the lower pulley pair is biased in a direction away from the other, and one of the pulleys in the upper pulley pair is biased in a direction away from the other. As a result, tension can be applied to the endless belt. Further, one of the pulleys of the lower pulley pair is supported so as to be movable in the transport direction and the backward direction with respect to the other, and one of the pulleys of the upper pulley pair is supported in the transport direction and the backward direction with respect to the other. It is supported so that it can be moved minutely. In this configuration, since a part of the endless belt is disposed between the heating plates, the belt is pulled when the upper heating plate approaches the lower heating plate. In this configuration, by allowing one of the pulley pairs to move minutely, excessive tension generated when the belt is pulled by the hot platen is relieved, and the belt is prevented from being broken.
また、上側無端ベルト及び下側無端ベルトの上部熱盤と下部熱盤の間にある部分同士を互いに近接させる方向に付勢するベルト付勢手段をさらに有する構成としてもよい。このような構成とすると、熱盤によって被加工物が押圧されていない時に無端ベルトを熱盤から離すことができる。また、ベルト付勢手段が、上部及び下部熱盤による該被加工物の押圧が終了して両熱盤が互いに離間した後、所定時間上側及び下側無端ベルトと被加工物とが当接した状態を保持し、次いで両無端ベルトの少なくとも一方が被加工物から徐々に離れるよう、上側及び下側無端ベルトを付勢する構成としてもよい。このような構成とすると、熱盤が被加工物を開放した時に急に無端ベルトが跳ね上がって製品が破損することはない。 Moreover, it is good also as a structure which further has a belt urging means which urges | biases the part which exists between the upper heating board and the lower heating board of an upper endless belt and a lower endless belt mutually. With such a configuration, the endless belt can be separated from the hot platen when the workpiece is not pressed by the hot platen. In addition, after the belt biasing means finishes pressing the workpiece by the upper and lower heating plates and the heating plates are separated from each other, the upper and lower endless belts are in contact with the workpiece for a predetermined time. The state may be maintained, and then the upper and lower endless belts may be urged so that at least one of both endless belts is gradually separated from the workpiece. With such a configuration, when the hot platen opens the workpiece, the endless belt suddenly jumps up and the product is not damaged.
また、例えば、ベルト付勢手段は、上部熱盤の上流側及び下流側に設けられ、上側無端ベルトの下側の部分を上面側から付勢するとともに、上側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の上側付勢ローラと、下部熱盤双方の上流側及び下流側に設けられ、下側無端ベルトの上側の部分を下面側から付勢するとともに、下側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の下側付勢ローラを有する。 Further, for example, the belt urging means is provided on the upstream side and the downstream side of the upper heating plate, and urges the lower part of the upper endless belt from the upper surface side, and rotates as the upper endless belt advances. A pair of upper urging rollers configured to be provided on the upstream side and the downstream side of both of the lower heating plates, urging the upper portion of the lower endless belt from the lower surface side, and the lower endless belt It has a pair of lower urging rollers configured to rotate as it progresses.
また、上部及び下部熱盤において、第2の領域よりも搬送方向側に第3の領域が定められており、両熱盤の第3の領域を第3の温度に加熱する第3の加熱手段をさらに有し、被加工物搬送手段は、被加工物を第2の領域から第3の領域に搬送する構成としてもよい。このような構成とすると、熱圧締を二回に分けて行うことが可能であり、第1の領域での被加工物のプレス時間を長くすることなく、熱圧締に掛ける時間を長くすることができる。また、押圧手段は第3の領域に配された被加工物を押圧する第3押圧部を有する構成としてもよい。 Further, in the upper and lower heating plates, a third region is defined on the transport direction side with respect to the second region, and third heating means for heating the third region of both heating plates to the third temperature. The workpiece conveying means may be configured to convey the workpiece from the second region to the third region. With such a configuration, it is possible to perform hot pressing in two steps, and to increase the time for hot pressing without increasing the press time of the workpiece in the first region. be able to. The pressing means may have a third pressing portion that presses the workpiece disposed in the third region.
また、例えば第3の温度は第2の温度に略等しく、熱盤間隔規定手段は、被加工物が押圧されている時の第3の領域における上部熱盤と前記下部熱盤との間隔を、第2の領域における該間隔に略等しい間隔に規定する。 Further, for example, the third temperature is substantially equal to the second temperature, and the hot platen space defining means sets the interval between the upper hot platen and the lower hot platen in the third region when the workpiece is pressed. , It is defined as an interval substantially equal to the interval in the second region.
以上のように、本発明によれば成型時に被加工物に欠陥を発生させずに長尺状の製品を製造可能な連続プレス装置が実現される。 As described above, according to the present invention, a continuous press apparatus capable of producing a long product without causing defects in a workpiece during molding is realized.
以下、本発明の実施の形態につき、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態のプレス装置1の全体図を示したものである。本実施形態のプレス装置1は、合成繊維シートに樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数積層させた被加工物を熱圧締し、所定の厚さの板状の製品を生成する装置である。なお、製品は、数メートル毎にカットされた長尺状の部材である。図1に示されるように、プレス装置1の装置本体2は、真空チャンバ10の中に配置されており、装置本体2による一連のプレス動作は、真空チャンバ10の中で真空状態にて行われるようになっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an overall view of a press apparatus 1 according to the present embodiment. The press apparatus 1 according to the present embodiment is an apparatus that generates a plate-like product having a predetermined thickness by heat-pressing a workpiece in which a plurality of prepreg sheets in which a synthetic fiber sheet is impregnated with a resin is laminated. The product is a long member cut every several meters. As shown in FIG. 1, the apparatus
図1に示されているように、装置本体2は、真空チャンバ10の略中央に配置されており、装置本体の図中右側にはプリプレグシートのロールRが複数配置されるシート配置エリア16が、図中左側には製品が配置される製品配置エリア17が、夫々配置されている。シート配置エリア16及び製品配置エリア17の近傍の真空チャンバ10側面には、夫々入口扉18及び出口扉19が設けられている。従って、入口扉18からプリプレグシートのロールRを補充し、出口扉19から製品を取り出すことができる。また、製品配置エリア17と装置本体2との間にはカッタ22が配置されており、装置本体2によって連続成形される製品を適度な長さにカットするようになっている。
As shown in FIG. 1, the apparatus
以下、真空チャンバ10の構造につき説明する。真空チャンバ10には、真空チャンバ10からエアを抜くための真空ポンプ15aと、真空チャンバ10にエアを導入するための弁15bが設けられている。本実施形態においては、真空ポンプ15aの作動及び弁15bの開閉を制御することにより、真空チャンバ10の内部の気圧を真空と大気圧の間で変化させることができる。すなわち、プリプレグシートの補充や製品の取り出し時には、真空チャンバ10内の気圧を大気圧とし、また、被加工物の熱圧締時には真空チャンバ10内の気圧を真空とする。
Hereinafter will be described Ki One structure of the vacuum chamber 10. The vacuum chamber 10 is provided with a
また、図1に示されているように、装置本体2は、主脚部242を介して、ベースBに剛体支持されるようになっている。真空チャンバ10は、チャンバ支持脚11によって、ベースBに支持されるようになっている。また、真空チャンバ10の底面12には開口部12aが複数設けられており、主脚部242の各々は開口部12aを貫通するよう配置されている。また、開口部12aの外縁からベースBに渡って、装置本体2の主脚部242はベローズ管14に覆われている。ベローズ管14の上端14aと開口部12a、及びベローズ管14の下端14bとベースBとは、全周溶接によって接合されており、開口部12aを介して真空チャンバ10内にエアが入ることを防止している。
Further, as shown in FIG. 1, the apparatus
本実施形態においては、このように、装置本体2の主脚部242と真空チャンバとが接触しないようになっている。また、真空チャンバ10の内壁部と装置本体もまた、互いに接触してはいない。従って、真空チャンバ10の内外の気圧差により、真空チャンバ10にゆがみが発生したとしても、真空チャンバ10と接触していない装置本体2にはゆがみは発生しない。これによって、真空下においても、装置本体2によって、精密なプレス加工が可能となる。
In the present embodiment, the
次いで、装置本体2の構成に付き説明する。図2は、装置本体2の側面図である。図2に示されるように、装置本体2は、上下方向に配列された一対のベルト機構120、140で被加工物を挟んで搬送する搬送機構100と、搬送機構100の中に配置され、搬送される被加工物を熱圧締するホットプレス機構300と、搬送機構100の中に配置され、熱圧締後の被加工物の熱を奪いながらプレスするコールドプレス機構400と、を有する。搬送機構100、ホットプレス機構300、コールドプレス機構400は、フレーム部200を介してベースBに剛体支持されている。より詳細には、ベースBにはレベリングプレート241が固定されており、フレーム部200の主脚部242は、レベリングボルト243を介してレベリングプレート241上に取り付けられるようになっている。
Next, the configuration of the apparatus
以下、搬送機構100の構成に付き、詳細に説明する。本実施形態においては、図1に示されているように、シート配置エリア16に配置されているプリプレグシートのロールRからプリプレグシートSを引き出し、これを製品配置エリア17に搬送するよう構成されている。以下の説明においては、シート配置エリア16のある側(図中右側)を「上流側」、製品配置エリア17のある側(図中左側)を「下流側」と定義する。また、上流側から下流側に向う方向を「搬送方向」、下流側から上流側に向う方向を「後退方向」と定義する。
Hereinafter, the structure of the
搬送機構100の上側ベルト機構120は、下流側のプーリ121、上流側のプーリ122及び両プーリ121、122に掛け渡されている無端ベルトであるスチールベルト123を有する。プーリ121、122の回転軸121a、122aは、夫々軸受121b、122bを介してフレーム部200の上部フレーム部210に回転可能に取り付けられている。ここで、軸受121b及び122bは、互いに離れる方向に付勢されており、スチールベルト123には所定の張力が付与されている。このため、スチールベルト123の下側の部分123aを上流側から下流側に移動させると、スチールベルト123とプーリ121、122との間に働いている摩擦力によって、プーリ121、122は図中時計回り方向に回動する。
The
次に、スチールベルト123にテンションを与えるための機構につき説明する。図3は、上側ベルト機構のプーリ121及び122近傍の側面図である。図示されているように、軸受122bはフレーム200の上部フレーム部210の上流側端に、軸受121bは下流側端に、それぞれ取り付けられている。
Next, a mechanism for applying tension to the
上部フレーム部210の上流側端部(図中右側)には、搬送方向に伸びる一対のレール部212a、212bと、下流側でレール部212a、212bを連結する連結部212cを備えたコの字状のガイドフレーム212が形成されている。軸受122bは、ガイドフレーム212のレール部212a、212bに挟まれ、搬送方向及び後退方向のみに移動可能となっている。また、連結部212cには搬送/後退方向に伸びるねじ122cが取り付けられている。ねじ122cの上流側先端は軸受122bと係合しており、ねじ122cを回動させることによって、軸受122bの位置決めを行うことができる。位置決めを行った後、ナットによって、連結部212c及び軸受122bとねじ122cとを固定する。これによって、軸受122bが固定される。
At the upstream end (right side in the figure) of the
また、上部フレーム210の下流側端部には、搬送方向に伸びる一対のレール部211a、211bを備えたガイドフレーム211が形成されている。上側ベルト機構120における下流側の軸受121bは、ガイドフレーム211のレール部211a、211bに挟まれ、搬送/後退方向のみに移動可能となっている。また、上部フレーム210にはシリンダ121cが取り付けられている。シリンダ121cの下流側先端は軸受121bと係合しており、シリンダ121cによって、軸受121bは下流側に付勢されるようになっている。これによって、スチールベルト123にテンションが付与される。なお、下流側の軸受121bについては、搬送/後退方向に微小移動可能としている。ホットプレス機構300及びコールドプレス機構400によって、スチールベルト123の下側の部分123aが下方に引っ張られるが、このような場合に本実施形態においてはスチールベルト123に従属して軸受121b及びプーリ121が後退方向に微小移動するため、スチールベルト123に過度の張力が加わることはない。従って、本実施形態においてはスチールベルト123がホットプレス機構300及びコールドプレス機構400に引っ張られても破断しないようになっている。
A
また、図2に示されているように、搬送機構100の下側ベルト機構140は、下流側のプーリ141、上流側のプーリ142及び両プーリ141、142に掛け渡されている無端ベルトであるスチールベルト143を有する。プーリ141、142の回転軸141a、142aは、夫々軸受141b、142bを介してフレーム部200の下部フレーム部230に回転可能に取り付けられている。ここで、軸受141b及び142bは、互いに離れる方向に付勢されており、スチールベルト143には所定の張力が付与されている。このため、スチールベルト143の上側の部分143aを上流側から下流側に移動させると、スチールベルト143とプーリ141、142との間に働いている摩擦力によって、プーリ141、142は図中反時計回り方向に回動する。
Further, as shown in FIG. 2, the
下側ベルト機構140のプーリ141、142を支持する軸受141b、142bを付勢するための機構は、上側ベルト機構120のものと同様である。すなわち、上流側の軸受142bは、ねじによって位置決め、固定される。また、下流側の軸受141bは搬送/後退方向に微小移動可能となっており、シリンダ機構によって搬送方向に付勢されている。
The mechanism for urging the
上側ベルト機構120のスチールベルト123の下の部分123a、下側ベルト機構140のスチールベルト143の上の部分143a、及び両スチールベルトに挟まれた上下一対のプリプレグシートSからなる被加工物Mは、グリッパ150によって搬送方向に送られるようになっている。以下、このグリッパ150の構造につき説明する。
A workpiece M comprising a
図2に示されているように、グリッパ150は、一対の把持プレート151、152と、この把持プレート151、152を支持する一対のボディ155(後述)とを有している。上側把持プレート151は、上側ベルト機構120のスチールベルト123の上側の部分123bと下側の部分123aの間に配置されており、また、下側把持プレート152は、下側ベルト機構140のスチールベルト143の上側の部分143aと下側の部分143bの間に配置されている。この把持プレート151、152を互いに近づけるよう駆動すると、両把持プレート151、152の間にスチールベルト123、143及びスチールベルト143の上に配置された被加工物Mが挟み込まれるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
次に、グリッパ150の構造の詳細を説明する。図4は、本実施形態のグリッパ150の側面図、図5は、グリッパ150を搬送方向側から投影した正面図である(図2におけるI−I線図)。また、図6は、グリッパ150の上面図であり、図7はグリッパ150の下側把持プレート152を下方から投影した図である(図5におけるIII−III線図)。また、図8は、グリッパ150によって被加工物Mを搬送する手順を示した側面図である。
Next, details of the structure of the
図4、5に示されているように、把持プレート151、152は、スチールベルトの幅方向に伸びる板状の部材であり、夫々グリッパ150のボディ155に対して鉛直方向にスライド可能に構成されている。より具体的には、ボディ155の搬送方向側の側面には、把持プレート支持レール155bが設けられており、この把持プレート支持レール155bと各把持プレートに設けられた係合部151a、152a(図6、7)とが係合することによって、把持プレート151、152の移動方向が鉛直方向のみとなるよう規制されている。把持プレート151、152は油圧又は空圧駆動のシリンダ156a、157aとシリンダロッド156b、157bを有する第1及び第2シリンダ駆動機構156、157によって、互いに近接/離間するように駆動される。シリンダ駆動機構156のシリンダ156aはボディ155に固定されており、シリンダ156bの先端は下側把持プレート152に固定されている。従って、シリンダ駆動機構156を駆動することによって下側把持プレート152を上下動させることができる。また、シリンダ駆動機構157のシリンダ157aは下側把持プレート152の下面に固定されており、シリンダロッド157bは上側把持プレート151に固定されている。従って、シリンダ駆動機構157を駆動することによって、上側把持プレート151を下側把持プレート152に対して近接/離間させることができる。なお、図4及び5に示されているように、第1シリンダ機構156のシリンダ156aは、ボディ155の夫々に一つずつ(すなわち下側把持プレート152の幅方向両端に)設けられており、また、第2シリンダ機構157のシリンダ157aは、下側把持プレート152の4隅に一つずつ配置されている。
4 and 5, the
シリンダ駆動機構156を駆動して下側把持プレート152を第1の量持ち上げ、同時に、シリンダ駆動機構157を駆動して上側把持プレート151が下側把持プレートに第1の量より多い第2の量だけ近づくようにすると、下側把持プレート152が上昇すると共に上側把持プレート151が降下し、両プレート151、152は互いに近づく。一方、シリンダ駆動機構156を駆動して下側把持プレート152を第1の量降下させ、同時に、シリンダ駆動機構157を駆動して上側把持プレート151が下側把持プレートに第1の量より多い第2の量だけ遠ざかるようにすると、下側把持プレート152が降下すると共に上側把持プレート151が上昇し、両プレート151、152は互いに遠ざかる。
The
図2、4、5に示されるように、下部フレーム部230には、レール231が搬送/後退方向に沿って設けられている。グリッパ150のボディ155の底面にはこのレール231と係合する脚部155aが設けられている。この係合によって、グリッパ150はレール231に沿って上流側から下流側へ、また、下流側から上流側へ移動可能となっている。なお、図5に示されているように、レール231は、幅方向に2本並べて設けられている。
As shown in FIGS. 2, 4, and 5, rails 231 are provided in the
グリッパ150による被加工物Mの搬送は以下の手順で行われる。まず、グリッパ150が上流側に後退した初期状態(図8(a))から、シリンダ駆動機構156、157を駆動して把持プレート151、152を互いに近接させる。すると、図8(b)のように、グリッパ150の把持プレート151、152がスチールベルト123、143及び被加工物を挟んだ状態となる。
The workpiece M is conveyed by the
この状態から、グリッパ150を搬送方向に移動すると、スチールベルト123、143及びプーリ121、122、141、142は、グリッパ150の移動に伴って回動し、図8(c)のように被加工物が搬送方向に向けて搬送される。
When the
グリッパ150は、ホットプレス機構300の手前まで移動した(図4中一点鎖線にて示されている位置)後、把持プレート151、152を互いに遠ざけるように駆動してスチールベルト123、143及び被加工物Mを開放する(図8(d))。次いで、グリッパ150は後退方向に後退する。この時、把持プレート151、152はスチールベルト123、143を挟み込んでいないので、グリッパ150が後退してもスチールベルト123、143及びその間にある被加工物Mは動かない。この結果、図8(a)の初期状態に戻る。そして、再び把持プレート151、152の間にスチールベルト123、143及び被加工物Mを挟み込んで搬送方向に移動する。このように、把持プレート151、152を開閉させながらグリッパ150を往復移動させることによって、間欠的にスチールベルト123、143を搬送方向に移動させることができ、これによって被加工物が搬送される。
After the
グリッパ150の前進/後退は、シリンダ機構によって行われる。図2に示されるように、シリンダ機構を構成するシリンダ153は、下部フレーム部230に固定されている。そして、シリンダ153の中に一端が挿置されるピストン154は、リンク機構154aを介してグリッパ150のボディ155に取り付けられる。そして、シリンダ153を駆動してピストン154を進退させることによって、グリッパ150は前進/後退する。なお、図5及び6に示されているように、シリンダ153とピストン154、リンク機構154aは夫々2つずつ設けられている。
The
次いで、ホットプレス機構300の構造につき説明する。図9は、ホットプレス機構300の側断面図であり、また、図10はホットプレス機構300を下流側から投影した正面図(図2のII−II線図)である。図9に示されるように、ホットプレス機構300は、上下方向に移動可能に構成された上部熱盤322と、固定されている下部熱盤324との間で被加工物を熱圧締するよう構成された装置である。上部フレーム部210に搬送方向側及び後退方向側から上部熱盤支持フレーム312が固定支持されており、上部熱盤322は、上部熱盤支持フレーム312の下から熱盤移動用シリンダ機構370及び可動定盤336を介して吊り下げられている。また、下部熱盤324は、下部フレーム部230の上に支柱244を介して固定支持されているテーブル定盤314上に固定されている。
Next, the structure of the
本実施形態においては、図2及び10に示されるように、上部熱盤322は、3対(6つ)の熱盤移動用シリンダ機構370によって上部熱盤支持フレーム312から吊り下げられている。図10に示されるように、シリンダ機構370は、シリンダ371と、このシリンダ371から下方に伸びるロッド372と、このロッド372の先端に設けられているリンク機構373とを有する。シリンダ371は、上部熱盤支持フレーム312の側面に固定されている。また、ロッド372と可動定盤336とは、リンク機構373によって連結されている。従って、ロッド372を駆動することによって、可動定盤336を上下動させることができる。なお、熱盤移動用シリンダ機構370は空圧又は油圧機構によってロッド372を進退させるようになっている。
In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 10, the upper
また、本実施形態においては、熱盤移動用シリンダ機構370によって上部熱盤322を降下させて被加工物が熱盤間に挟まれた状態とした後に、上部熱盤322を下方に押圧してプレスを行うプレスシリンダ機構340が、上部熱盤支持フレーム312に6つ備えられている。各プレスシリンダ機構340は、ピストン342と、ピストン342が挿置されるスリーブ344と、スリーブ344を上部熱盤支持フレーム312の下面に固定するための固定用プレート346と、を有する。固定用プレート346は、例えば溶接などの手段によってスリーブ344と一体化しており、固定用プレート346をボルト348(図10)によって上部熱盤支持フレーム312に締結することによって、スリーブ344は上部熱盤支持フレーム312に取り付けられる。また、可動定盤336は、ピストン342の下端に固定されている。従って、図示しない油圧ポンプによってスリーブ344内の油圧を制御することによって、所望の荷重で被加工物をプレスすることができる。
In the present embodiment, the upper
また、図9及び10に示されているように、可動定盤336の下面からは、上部熱盤の幅方向両側に、鉛直下向きに伸びる上部ディスタンスバー352が複数設けられている。同様に、テーブル定盤314の上面からは、下部熱盤の幅方向両側に、鉛直上向きに伸びる下部ディスタンスバー354が複数設けられている。上部ディスタンスバー352の各々は、下部ディスタンスバー354の各々と対向して配置されており、プレスシリンダ機構340によって上部熱盤322を下部熱盤324に近づけるよう駆動すると、上部ディスタンスバー352の下面は下部ディスタンスバー354の上面と当接し、上部熱盤322はそれ以上下がらなくなる。すなわち、ディスタンスバー352、354によって、熱圧締時における上部熱盤322と下部熱盤324との間隔、すなわち被加工物の厚みを制御することができる。
As shown in FIGS. 9 and 10, a plurality of upper distance bars 352 extending vertically downward are provided on both sides in the width direction of the upper heat plate from the lower surface of the
上部熱盤322、下部熱盤324共に、ヒータ(不図示)を内蔵しており、各熱盤を所望の温度に昇温させることができる。また、上部熱盤322の熱がピストン側に逃げないように、可動定盤336と上部熱盤322との間には、断熱材334が設けられている。同様に、下部熱盤324の熱がテーブル定盤314側に逃げないように、テーブル定盤314と下部熱盤324との間には断熱材338が設けられている。
Both the
本実施形態においては、ホットプレス機構300には、上流側にある予熱ゾーン300a、搬送/後退方向において略中央部にある第1加熱ゾーン300b及び下流側にある第2加熱ゾーン300cが定められている。各ゾーンの搬送方向寸法はほぼ同じであり、各ゾーンには2つのプレスシリンダ機構340が配置されている。また、各ゾーンの搬送方向の寸法と、グリッパ150(図2)による被加工物の送り量はほぼ等しく構成されている。従って、本実施形態においては、被加工物は、順次予熱ゾーン300a、第1加熱ゾーン300b、第2加熱ゾーン300cにてプレスされる。
In the present embodiment, the
また、上部及び下部熱盤322、324の温度、ディスタンスバー352、354の長さ(すなわち熱盤間隔)は、ゾーン300a、300b、300c毎に異なるものとすることができる。すなわち、被加工物の厚みは、被加工物の物性に応じて、対応するディスタンスバー352、354の長さを調節することにより、ゾーン毎に別個に制御可能である。
Further, the temperature of the upper and
また、プレスシリンダ機構340は、ゾーン300a、300b、300c毎に別個に駆動されるようになっている。本実施形態においては、各ゾーンの被加工物に加えられる荷重は、ディスタンスバー352、354の長さ及び、被加工物の寸法及び物性のみによって決まる。すなわち、ディスタンスバー352と354が当接した後は、スリーブ344内の油圧を上昇させて可動定盤336に加える荷重を増大させたとしても、その荷重増大分はディスタンスバー352、354を介してテーブル定盤314が受けることになり、熱盤322、324が被加工物Mに加える荷重に影響を与えることはない。換言すれば、各プレスシリンダ機構340は被加工物Mを充分にプレスできるだけの荷重を可動定盤336に与えられればよく、それ以上の荷重を与えても動力のロスにしかならない。そして、本実施形態においては被加工物の反応の程度やディスタンスバー352、354の長さがゾーンごとに異なるものとすることができるため、一般に、被加工物に加えるべき荷重の大きさはゾーン毎に異なる。従って、プレスシリンダ機構340のピストン342に加えられる荷重をゾーン毎に別個に制御することによって、ゾーン300a、300b、300cの各々に配置された被加工物Mをプレスするのに必要な荷重のみで上部熱盤322を駆動することができるようになり、動力のロスを必要最低限に抑えることができる。
The
ホットプレス機構300によって熱圧締された被加工物は、次にグリッパ150によってコールドプレス機構400に送られる。図2に示されるように、コールドプレス機構400は、プレスシリンダ機構440を介して上部フレーム部210から吊り下げられている上部冷却盤422と、下部フレーム部230の上に支持バー248を介して固定されている下部冷却盤424とを有する。上部冷却盤422、下部冷却盤424共に、内部に冷媒(水、空気、オイルなど)を循環させるための管路が設けられており、冷媒を循環させることによって冷却盤422、424の温度は熱盤322、324よりも低く保たれている。また、プレスシリンダ機構440は、上部冷却盤422を下部冷却盤424に対して離間/近接させるよう駆動することができる。
The workpiece hot-pressed by the
本実施形態においては、プレスシリンダ機構440を駆動して上部冷却盤422を降下させることによって、被加工物を上部冷却盤422と下部冷却盤424に密着させることができる。この時、被加工物の温度は両冷却盤422、424より高いため、被加工物から冷却盤422、424に向って熱の移動が発生し、被加工物の温度は低下する。従って、ホットプレス機構300によって熱圧締された被加工物をコールドプレス機構400によって冷却することができる。なお、上部冷却盤422及び下部冷却盤424の搬送方向寸法は、グリッパ150による一回の送り量よりもわずかに大きいので、ホットプレス機構300から順次排出される熱圧締済の被加工物は、漏れなくコールドプレス機構400によって冷却されるようになっている。
In the present embodiment, the workpiece can be brought into close contact with the
また、図9に示されているように、ホットプレス機構300の搬送方向両端には、スチールベルト123、143を支持するためのニップロール機構361、362、363、364が設けられている。ニップロール機構361はホットプレス機構300の下流側でスチールベルト123を、362は上流側でスチールベルト123を、363は下流側でスチールベルト143を、364は上流側でスチールベルト143を、夫々支持している。
As shown in FIG. 9, nip
次に、各ニップロール機構361〜364の構造につき、以下説明する。図9に示されているように、ニップロール361a〜364aと、このニップロールを両端で回転可能に支持する軸受部361b〜364bとを有する。次いで、ニップロール機構の付勢手段につき、詳説する。図11は、下流側のニップロール機構361及び363を示す側面図である。図示されているように、ニップロール361a、363aの各々はシリンダ機構361c、363cによって、弾性的に付勢されている。すなわち、上側ベルト機構120のスチールベルト123を支持するニップロール361aは、下方に付勢されており、一方、下側ベルト機構140のスチールベルト143を支持するニップロール363aは、上方に付勢されている。なお、上流側のニップロール機構362及び364にも、夫々ニップロール機構361及び363と略同一のシリンダ機構が設けられている。
Next, the structure of each of the
上部熱盤322と下部熱盤324とが離間している、すなわち熱圧締が行われていない時は、ニップロール機構361〜364は、スチールベルト123、143と上部及び下部熱盤322、324とがわずかに離れるように、スチールベルト123、143を付勢する。また、この状態から上部熱盤322を下降させると、上側ベルト機構120のスチールベルト123が上部熱盤322と当接し、次いでスチールベルト123は上部熱盤322と一体となって下方に移動する。この時、ニップロール361a、362aもまた、スチールベルト123に当接したまま下方に移動するよう、ニップロール機構361、362のシリンダ機構が制御される。次いで、上側ベルト機構120のスチールベルト123は被加工物を介して下側ベルト機構140のスチールベルト143と当接し、さらに上部熱盤322が下降すると、上部熱盤322の移動に伴って下側ベルト機構140のスチールベルト143もまた下降して下部熱盤324と当接する。この時、ニップロール363a、364aもまた、スチールベルト143に当接したまま下方に移動する。以上のようなプロセスによって、被加工物が熱盤間でプレスされる。このように、本実施形態においては、スチールベルト123、143は熱盤322及び324の角に強くは当たらないようにニップロール機構361〜364に付勢されており、ベルトが破損しにくくなっている。
When the
また、プレス終了後、上部熱盤322は下部熱盤324から急速に離れる。この時、ニップロール機構361〜364のシリンダ機構は、しばらくの間(例えば1秒間)上部スチールベルト123、143と被加工物Mが当接するよう制御され、次いで、スチールベルト123、143を徐々に上部及び下部熱盤322、324に向って移動させる。従って、急速なスチールベルトの上下動によって、被加工物が破損することは無い。
Further, after the press is completed, the
また、グリッパ150(図4)が被加工物を把持している時は、スチールベルト123、143の移動に伴って、上流側のニップロール362a及び364aは互いに近接するように移動し、スチールベルト123の下の部分123a及びスチールベルト143の上の部分143aが略水平となるように、スチールベルト123、143を付勢する。従って、グリッパの把持プレート151、152のエッジによってスチールベルトを破損することは無い。
Further, when the gripper 150 (FIG. 4) is gripping the workpiece, the nip rolls 362a and 364a on the upstream side move closer to each other as the
本実施形態においては、図2に示されるように、スチールベルト123の上の部分123b及びスチールベルト143の下の部分143bには、リムーバ125及び145が設けられている。リムーバ125、145は、例えばドクターブレードなどを備えており、プレス処理によってスチールベルト123、143の外周面に付着した樹脂片を除去する。
In this embodiment, as shown in FIG. 2,
以上説明した本実施形態のプレス装置1による、被加工物のプレス手順につき説明する。なお、以下の説明においては熱硬化樹脂を含むプリプレグシートを被加工物Mとして成形する。また、被加工物Mの先端からグリッパ150による送り量分の長さの部分を第1部分、第1部分に対して上流側に隣接する送り量分の長さの部分を第2部分、第2部分に対して上流側に隣接する送り量分の長さの部分を第3部分、第3部分に対して上流側に隣接する送り量分の長さの部分を第4部分と定義する。
The press procedure of the workpiece by the press apparatus 1 of this embodiment described above will be described. In the following description, a prepreg sheet containing a thermosetting resin is formed as the workpiece M. Further, a portion having a length corresponding to the feed amount by the
まず、グリッパ150(図4)によって、第1部分をホットプレス機構300の予熱ゾーン300a(図9)に送る。次いで、熱盤移動用シリンダ機構370(図10)を駆動して、熱盤322、324の間に被加工物Mの第1部分が挟まれるようにする。さらに、プレスシリンダ機構340を駆動して被加工物Mの第1部分がプレスされる。ここで、予熱ゾーン300aにおける熱盤322、324の温度は被加工物の樹脂成分の硬化温度より低く、ガラス転位温度程度の温度に制御されている。このため、第1部分の樹脂部分は軟化するが、温度が低いために被加工物の熱硬化はほとんど進行せず、第1部分は所望の厚みに整えられる。
First, the first portion is sent to the
次いで、プレスシリンダ機構340の油圧を低減させると共に熱盤移動用シリンダ機構370によって熱盤322、324を互いに離間させて被加工物Mを開放する。さらに、グリッパ150によって、被加工物Mを搬送方向に送る。この結果、被加工物Mの第1部分は第1加熱ゾーン300bに移動し、また、第2部分が予熱ゾーン300aに移動する。次いで、熱盤322、324を互いに近接させるように熱盤移動用シリンダ機構370を駆動するとともに、プレスシリンダ機構340を駆動して上部熱盤322に荷重を加える。これによって、被加工物Mの第1部分は第1加熱ゾーン300bで、また第2部分は予熱ゾーン300aで、それぞれプレスされる。ここで、第1加熱ゾーン300bにおける熱盤322、324の温度は予熱ゾーン300aにおける熱盤温度よりも高いため、被加工物Mの第1部分では熱硬化反応がある程度進行する。また、予熱ゾーン300aでは、第2部分の形状が整えられる。なお、被加工物Mは熱硬化反応によって多少収縮するため、第1加熱ゾーン300bにて被加工物をプレスする際の熱盤の間隔が、予熱ゾーン300aにおける熱盤間隔よりも多少狭くなるように、ディスタンスバー352、354(図10)の間隔は定められている。
Next, the hydraulic pressure of the
次いで、プレスシリンダ機構340の油圧を低減させると共に熱盤移動用シリンダ機構370によって熱盤322、324を互いに離間させて被加工物Mを開放する。さらに、グリッパ150によって、被加工物Mを搬送方向に送る。この結果、被加工物Mの第1部分は第2加熱ゾーン300cに移動し、第2部分が第1加熱ゾーン300bに移動し、且つ第3部分が予熱ゾーン300aに移動する。次いで、熱盤322、324を互いに近接させるように熱盤移動用シリンダ機構370を駆動するとともに、プレスシリンダ機構340を駆動して上部熱盤322に荷重を加える。これによって、被加工物Mの第1部分は第2加熱ゾーン300cで、第2部分は第1加熱ゾーン300bで、第3部分は予熱ゾーン300aで、それぞれプレスされる。ここで、第2加熱ゾーン300cにおける熱盤322、324の温度は第1加熱ゾーン300bと大凡同じである。被加工物Mは、第1、第2加熱ゾーン300b、300cで順次加熱されることによって、熱硬化反応を最後まで進行させる。従って、被加工物Mの第1部分は、所望の断面形状に成形される。また、第1加熱ゾーン300bでは、第2部分の熱硬化反応がある程度進行する。また、予熱ゾーン300aでは、第3部分の形状が整えられる。なお、第2加熱ゾーン300cにて被加工物Mの熱硬化反応がさらに進行して被加工物が収縮するので、第2加熱ゾーン300cにて被加工物をプレスする際の熱盤の間隔が、第1加熱ゾーン300bにおける熱盤間隔よりも多少狭くなるように、ディスタンスバー352、354の間隔は定められている。
Next, the hydraulic pressure of the
次いで、プレスシリンダ機構340の油圧を低減させると共に熱盤移動用シリンダ機構370によって熱盤322、324を互いに離間させて被加工物Mを開放する。さらに、グリッパ150によって、被加工物Mを搬送方向に送る。この結果、被加工物Mの第1部分はホットプレス機構300から排出され、コールドプレス機構400の冷却盤422、424の間に搬送される。また、第2部分は第2加熱ゾーン300cに移動し、第3部分が第1加熱ゾーン300bに移動し、且つ第4部分が予熱ゾーン300aに移動する。次いで、熱盤322と324及び冷却盤422と424を互いに近接させるように熱盤移動用シリンダ機構370及びプレスシリンダ機構440(図2)を駆動し、プレスシリンダ機構340を駆動して上部熱盤322に荷重を加える。これによって、被加工物Mの第1部分と冷却盤422、424が当接して第1部分は冷却される。また、第2部分は第2加熱ゾーン300cで、第3部分は第1加熱ゾーン300bで、第4部分は予熱ゾーン300aで、それぞれプレスされる。
Next, the hydraulic pressure of the
このように、本実施形態のプレス装置1においては、被加工物の搬送とプレスとを交互に行って、熱盤や冷却盤よりも搬送方向寸法が大きい、長尺の被加工物Mを成形することができる。また、被加工物Mは、予熱ゾーン300aでまず形状が整えられ、次いで第1加熱ゾーン300bと第2加熱ゾーン300cで熱硬化反応によって成形され、そしてコールドプレス機構400にて冷却される。このように、まず予熱を行って形状を整えた後に熱圧締を行う構成としているので、形状が整っていない状態で熱硬化反応が進行することによる被加工物Mの欠陥(プリプレグの繊維の乱れ、樹脂の流れ、被加工物の白化、厚みむらなど)は発生しない。また、本実施形態においては、予熱及び熱圧締の双方を一対の継ぎ目のない大型の熱盤322、324で行っている。このため、熱盤よりも搬送方向寸法の大きい被加工物を成形する場合であっても、継ぎ目のような欠陥は発生しない。
Thus, in the press apparatus 1 of this embodiment, conveyance and press of a workpiece are performed alternately, and the long workpiece M whose conveyance direction dimension is larger than a hot platen or a cooling platen is shape | molded. can do. The workpiece M is first shaped in the
また、本実施形態においては、被加工物Mの加熱を第1加熱ゾーン300bと第2加熱ゾーン300cの二箇所で行っている。すなわち、熱圧締を行う時間は、予熱時間の2倍である。低温でプレスを行う予熱ゾーン300aであっても、被加工物Mの熱硬化はわずかに進行する。本実施形態においては、このように予熱時間よりも熱圧締時間を長くとることができるため、熱硬化をほとんど進行させることなく予熱ゾーン300aで被加工物Mの形状を整え、且つ、加熱ゾーンで熱硬化を完了させることができる。なお、本実施形態においては、予熱ゾーン1つに対して加熱ゾーンを2つ用意しているが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、各ゾーンの数は被加工物を形成する樹脂材料に応じて適宜変更することができる。
In the present embodiment, the workpiece M is heated at two locations, the
また、本実施形態においては熱硬化性樹脂を含む材料を熱圧締しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂を含む被加工物にも適用可能である。すなわち、熱可塑性樹脂を含む被加工物を熱圧締する場合は、まず予熱ゾーンにて低温で被加工物の形状を整える。この時、被加工物はあまり加熱されないので粘度が高くなり、樹脂の流動は防止される。次いで、第1、第2加熱ゾーンにて高温で被加工物の成形を行い、冷却盤にて形状を固定する。 Further, in the present embodiment, the material including the thermosetting resin is hot-pressed, but the present invention is not limited to this configuration, and can be applied to a workpiece including a thermoplastic resin. . That is, when hot pressing a workpiece containing a thermoplastic resin, first, the shape of the workpiece is adjusted at a low temperature in a preheating zone. At this time, since the workpiece is not heated so much, the viscosity becomes high and the flow of the resin is prevented. Next, the workpiece is molded at a high temperature in the first and second heating zones, and the shape is fixed by a cooling platen.
また、本実施形態においては、グリッパ150はホットプレス機構300に対して後退方向側に配置されている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではなく、グリッパ150はホットプレス機構300に対して搬送方向側、すなわち、ホットプレス機構300とコールドプレス機構400の間や、コールドプレス機構に対して搬送方向側に配置されていても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、鋼製のスチールベルト123、143を回動させることによって被加工物Mを搬送するようになっているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、スチールベルト123、143の代わりに他の金属の無端ベルトや、ポリイミドなどの耐熱性の樹脂にて形成される無端ベルトを使用しても良い。
In the present embodiment, the workpiece M is conveyed by rotating the
また、本実施形態においては、上部熱盤322及び下部熱盤324にヒータが内蔵され、これによって両熱盤が加熱されるようになっている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば熱盤に熱媒体を循環させることによって加熱を行う構成としてもよい。
In the present embodiment, heaters are built in the
1 プレス装置
2 装置本体
10 真空チャンバ
100 搬送機構
120 上側ベルト機構
121、122 プーリ
121b、122b 軸受
121c シリンダ
122c ねじ
123 スチールベルト
140 下側ベルト機構
141、142 プーリ
141b、142b 軸受
143 スチールベルト
150 グリッパ
151、152 把持プレート
153 シリンダ
154 ピストン
200 フレーム部
210 上部フレーム部
212 ガイドフレーム
230 下部フレーム部
231 レール
300 ホットプレス機構
300a 予熱ゾーン
300b 第1加熱ゾーン
300c 第2加熱ゾーン
322 上部熱盤
324 下部熱盤
340 プレスシリンダ機構
352、354 ディスタンスバー
361〜364 ニップロール機構
370 熱盤移動用シリンダ機構
400 コールドプレス機構
422 上部冷却盤
424 下部冷却盤
B ベース
M 被加工物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
B Base M Workpiece
Claims (21)
前記上部熱盤を支持する上部定盤と、
前記上部熱盤の下面と対向するよう設けられ、上面が平坦に形成された下部熱盤と、
前記下部熱盤を支持する下部定盤と、
前記上部及び下部熱盤に定められた第1の領域を第1の温度に加熱する第1の加熱手段と、
前記上部及び下部熱盤において前記第1の領域に対して各熱盤の面方向に隣接して定められた第2の領域を前記第1の温度より高い第2の温度に加熱する第2の加熱手段と、
前記上部及び下部熱盤の少なくとも一方を駆動して前記上部熱盤と下部熱盤との間に配置された被加工物を押圧する押圧手段と、
前記第1の領域から前記第2の領域に向う搬送方向に該被加工物を搬送する被加工物搬送手段と
を有し、
前記上部及び下部定盤には、前記第1の領域と前記第2の領域に夫々少なくとも一対のディスタンスバーが設けられ、
前記上部定盤のディスタンスバーと前記下部定盤のディスタンスバーとが当接することによって、該被加工物が押圧されている時の前記上部熱盤の下面と前記下部熱盤の上面との間隔が領域毎に規定される連続プレス装置。 An upper heating plate having a flat bottom surface;
An upper surface plate for supporting the upper heat plate;
A lower heating plate provided so as to face the lower surface of the upper heating plate and having a flat upper surface ;
A lower surface plate that supports the lower heat plate;
First heating means for heating a first region defined in the upper and lower heating plates to a first temperature;
Second heating the second region defined adjacent to a surface direction of the heat plate relative to the first region in the upper and lower heating plate in the higher than first temperature second temperature Heating means;
A pressing means for pressing a workpiece disposed between the upper heating plate and a lower heating plate by driving at least one of the upper and lower heating plate,
It possesses a workpiece conveying means for conveying the workpiece in the conveying direction toward the second region from the first region,
The upper and lower surface plates are each provided with at least a pair of distance bars in the first area and the second area,
When the distance bar of the upper surface plate and the distance bar of the lower surface plate abut, the distance between the lower surface of the upper heat plate and the upper surface of the lower heat plate when the workpiece is pressed. Continuous press equipment defined for each area .
前記上部熱盤の下面と対向するよう設けられ、上面が平坦に形成された下部熱盤と、
前記上部及び下部熱盤に定められた第1の領域を第1の温度に加熱する第1の加熱手段と、
前記上部及び下部熱盤において、前記第1の領域に対して各熱盤の面方向に隣接して定められた第2の領域を前記第1の温度より高い第2の温度に加熱する第2の加熱手段と、
前記上部及び下部熱盤の少なくとも一方を駆動して前記上部熱盤と前記下部熱盤との間に配置された被加工物を押圧する押圧手段と、
前記第1の領域から前記第2の領域に向う搬送方向に該被加工物を搬送する被加工物搬送手段と、
を有し、
前記被加工物搬送手段は、
一対のプーリを有する下側プーリ対に掛け渡され、その上に該被加工物が載置される下側無端ベルトと、
一対のプーリを有する上側プーリ対に掛け渡され、該被加工物を介して前記下側無端ベルトと対向するように配置されている上側無端ベルトと、
前記上側無端ベルトと前記下側無端ベルトとを駆動するベルト駆動手段と、
を有し、
前記下側無端ベルトの上側の部分及び前記上側無端ベルトの下側の部分は、前記上部及び下部熱盤の間に配置されており、
前記ベルト駆動手段は、
前記上側無端ベルトの下側の部分及び前記下側無端ベルトの上側の部分を介して該被加工物を把持可能なグリッパと、
該搬送方向及び、該搬送方向の反対方向である後退方向に前記グリッパを往復移動させるグリッパ駆動手段と、
を有し、
該被加工物を、前記下側無端ベルトの上側の部分と前記上側無端ベルトの下側の部分とで挟んだ状態で搬送するとともに、前記上部及び下部熱盤によって前記下側無端ベルトの上側の部分と前記上側無端ベルトの下側の部分ごと押圧するようになっている、
ことを特徴とする連続プレス装置。 An upper heating plate having a flat bottom surface;
A lower heating plate provided so as to face the lower surface of the upper heating plate and having a flat upper surface;
First heating means for heating a first region defined in the upper and lower heating plates to a first temperature;
In the upper and lower heating plates, a second region that is defined adjacent to the first region in the surface direction of each heating plate is heated to a second temperature that is higher than the first temperature. Heating means,
A pressing means for driving at least one of the upper and lower heating plates to press a workpiece disposed between the upper heating plate and the lower heating plate;
A workpiece conveying means for conveying the workpiece in a conveying direction from the first region toward the second region;
Have
The workpiece conveying means includes
A lower endless belt that is stretched over a lower pulley pair having a pair of pulleys and on which the workpiece is placed;
An upper endless belt that is spanned over a pair of upper pulleys having a pair of pulleys and arranged to face the lower endless belt through the workpiece;
Belt driving means for driving the upper endless belt and the lower endless belt;
Have
The upper portion and lower portion of the upper endless belt of the lower endless belt is disposed between the upper and lower heating plate,
The belt driving means includes
A gripper capable of gripping the workpiece via a lower part of the upper endless belt and an upper part of the lower endless belt;
Gripper driving means for reciprocating the gripper in the transport direction and in a backward direction that is opposite to the transport direction;
Have
The workpiece is transported in a state of being sandwiched between an upper portion of the lower endless belt and a lower portion of the upper endless belt, and the upper and lower heating plates are disposed on the upper side of the lower endless belt. The part and the lower part of the upper endless belt are pressed together .
The continuous press apparatus characterized by the above-mentioned.
前記上側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されている、
ことを特徴とする請求項9から請求項11のいずれか一項に記載の連続プレス装置。 One of the pulleys of the lower pulley pair is biased in a direction away from the other,
One of the pulleys of the upper pulley pair is biased in a direction away from the other,
The continuous press apparatus according to any one of claims 9 to 11 , wherein the continuous press apparatus is provided.
前記上側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して該搬送方向及び該後退方向に微小移動可能に支持されている、
ことを特徴とする請求項12に記載の連続プレス装置。 One of the pulleys of the lower pulley pair is supported so as to be minutely movable in the transport direction and the backward direction with respect to the other,
One of the pulleys of the upper pulley pair is supported so as to be minutely movable in the transport direction and the backward direction with respect to the other.
The continuous press apparatus according to claim 12 .
前記上部熱盤の上流側及び下流側に設けられ、前記上側無端ベルトの下側の部分を上面側から付勢するとともに、前記上側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の上側付勢ローラと、
前記下部熱盤双方の上流側及び下流側に設けられ、前記下側無端ベルトの上側の部分を下面側から付勢するとともに、前記下側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の下側付勢ローラと、
を有する、ことを特徴とする請求項14又は請求項15に記載の連続プレス装置。 The belt urging means is
A pair provided on the upstream side and the downstream side of the upper heat plate, configured to urge the lower portion of the upper endless belt from the upper surface side and to rotate as the upper endless belt advances. An upper biasing roller of
Provided on both the upstream and downstream sides of the lower heating plate, and urges the upper portion of the lower endless belt from the lower surface side, and rotates with the progress of the lower endless belt. A pair of lower biasing rollers,
The continuous press apparatus according to claim 14 or 15 , characterized by comprising:
両熱盤の該第3の領域を第3の温度に加熱する第3の加熱手段をさらに有し、
前記被加工物搬送手段は、該被加工物を該第2の領域から該第3の領域に搬送する、
ことを特徴とする請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の連続プレス装置。 A third region is defined on the upper and lower heating plates on the transport direction side of the second region;
And further comprising a third heating means for heating the third region of both heating plates to a third temperature,
The workpiece conveying means conveys the workpiece from the second region to the third region;
The continuous press apparatus according to any one of claims 1 to 16 , wherein the continuous press apparatus is characterized.
前記熱盤間隔規定手段は、該被加工物が押圧されている時の該第3の領域における前記上部熱盤と前記下部熱盤との間隔を、該第2の領域における該間隔に略等しい間隔に規定する、
ことを特徴とする請求項18に記載の連続プレス装置。 The third temperature is approximately equal to the second temperature;
The hot platen space defining means is configured such that an interval between the upper hot platen and the lower hot platen in the third region when the workpiece is pressed is substantially equal to the interval in the second region. Prescribed in the interval,
The continuous press apparatus according to claim 18 .
前記被加工物搬送手段は、該被加工物を前記上部及び下部熱盤の間から、前記第1及び第2の冷却盤の間に移動させ、
前記上部及び下部熱盤によって熱圧締されたあとの該被加工物の熱が該第1及び第2の冷却盤に移動できるように前記第1及び第2の冷却盤の温度を制御する冷却盤温度制御手段と、
前記第1及び第2の冷却盤の少なくとも一方を駆動して、該被加工物に該第1及び第2の冷却盤を当接させる冷却盤駆動手段と、
をさらに有する、ことを特徴とする請求項1から請求項19のいずれか一項に記載の連続プレス装置。 A first cooling plate and a second cooling plate facing each other, arranged on the conveying direction side with respect to the upper and lower heating plates;
The workpiece conveying means moves the workpiece between the first and second cooling plates from between the upper and lower heating plates,
Cooling that controls the temperature of the first and second cooling plates so that the heat of the workpiece after being hot-pressed by the upper and lower heating plates can be transferred to the first and second cooling plates. Panel temperature control means;
Cooling plate driving means for driving at least one of the first and second cooling plates to bring the first and second cooling plates into contact with the workpiece;
The continuous press device according to any one of claims 1 to 19 , further comprising:
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