JP5645225B2 - 積層成形システムおよび積層成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムおよび積層成形方法に関するものである。

積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムについては、特許文献１および特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献１は、搬送用のフィルムが上下に配置され、その間に積層成形される被積層材等が挟まれ、搬送用のフィルムの移動とともに被積層材等や積層成形された積層成形品が移動されるものである。そして特許文献１において積層成形装置は、真空チャンバ内で加圧膜により加圧を行う積層成形装置とその後工程に設けられたプレス装置の２つのバッチ式の装置からなっている。は特許文献１の積層成形装置では、積層成形された積層成形品は、元々所定の長さに切断されているので、そのまま後工程へ搬出される。従って連続状態の積層成形品を後工程で切断するようなことは想定されていない。

一方特許文献２は、搬送用のフィルムが上下に配置されておらず、連続した帯状の連続積層体の積層成形を行うものである。そして積層成形装置の後工程には、ピンチローラやチャックユニットが設けられ、積層成形装置で積層された連続積層体が送られるようになっている。従って連続積層体をチャックユニットにより挟んで所定距離後方に向けて移動させることにより、送りピッチを正確にすることが可能である。そしてまた特許文献２については、連続積層体を後工程において切断装置により切断することが記載されている。

特開２００８−９３９２８号公報（００１４、００１５、図１） 特開２００８−２７２８９９号公報（請求項１、図１、図４）

しかしながら特許文献１では、巻き取りロールによる巻き取りのみによって搬送用のフィルムを引張って同時に積層材や積層成形品を移動させるので、積層成形装置内における被積層材等の位置決め精度および定寸送り精度の点でサーボモータを用いたものよりも劣る。これらを解消しようとするためにフィルム搬送用の巻き取りロールを駆動するモータをサーボモータにすることも考えられるがコストアップになる。また特許文献１は当初から被積層材等が切断されているので後工程には切断装置が設けられておらず、連続した帯状の積層成形品を切断装置により切断する場合は想定されていない。

一方特許文献２は、連続積層体をピンチローラ（ニップロール）とチャックユニットの組み合わせにより前方（後工程）へ送るものであり、特には先端側が切断された連続積層体を前方へ送ることができるものである。しかし特許文献２は、複数のピンチローラが設けられていて構造が複雑となっており、またピンチローラの駆動手段がサーボモータであるのでコストアップに繋がるものであった。また特許文献２等のピンチローラを使用したものでは、ピンチローラを回転させて連続積層体を送る際に、フィルム間の空気がピンチローラによりしごかれて前記連続積層体の被積層材とフィルムの間に送られる場合があるという問題があった。更にピンチローラは、前記積層品の上面を所定圧により押圧するので、前記連続積層体の種類によっては製品に影響が出る恐れもあった。

そこで本発明は、積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムおよび積層成形方法において、積層成形装置から搬出された積層成形品を比較的低コストで撓み等を発生させずに精度よく移送することが可能な積層成形システムおよび積層成形方法を提供することを目的とする。そして特には先端側が切断された帯状の積層成形品を移送する際に、帯状の積層成形品に撓み等を発生させずに良好に後工程に移送することが可能な積層成形システムおよび積層成形方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の積層成形システムは、積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムにおいて、積層成形装置の他側に設けられ積層成形装置で積層成形された積層成形品の少なくとも下方に設けられ、積層品成形の移送方向と同方向の他側へ向けてベルトが移動可能なベルト移動装置と、前記積層成形品と前記ベルトとを把持して他側へ向けて移送可能な把持移送装置とが設けられたことを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の積層成形システムは、請求項１において、前記ベルト移動装置のベルトは循環移動可能なエンドレスベルトであり、ベルト移動装置には駆動源が設けられていないことを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の積層成形方法は、積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形方法において、積層成形装置から搬出された積層成形品は、積層成形品の少なくとも下方に設けられたエンドレスベルトとともに把持移送装置により把持されて前記エンドレスベルトの移送方向と同方向の他側へ向けて移送されることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の積層成形方法は、請求項３において、前記積層材または被積層材の少なくとも一方は連続した帯状であり、積層成形後の積層成形品は帯状であり、前記把持移送装置の後工程で切断されることを特徴とする。

本発明の積層成形システムおよび積層成形方法は、積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムにおいて、積層成形装置の他側に設けられ積層成形装置で積層成形された積層成形品の少なくとも下方に設けられ、積層品成形の移送方向と同方向の他側へ向けてベルトが移動可能なベルト移動装置と、と、前記積層成形品と前記ベルトとを把持して他側へ向けて移送可能な把持移送装置とが設けられているので、比較的低コストで特には帯状の積層成形品を良好に後工程に移送することができる。

本実施形態の積層成形システムにおいて、被積層材等を積層成形装置に移送する前の状態を示す概略説明図である。 本実施形態の積層成形システムにおいて、被積層材等を積層成形装置にて積層成形している状態を示す概略説明図である。 本実施形態の積層成形システムにおいて、積層成形品を後工程に向けて移送した後の状態を示す概略説明図である。 本実施形態の積層成形システムの平面図である。 従来の積層成形システムの積層成形品等の移送を示す概略説明図である。

本実施形態の積層成形システム１１について、図１ないし図４を参照して説明する。本実施形態の積層成形システム１１は、積層材Ｍ１と被積層材を積層成形装置１２の一側から搬入して積層成形装置１２で積層成形し、前記積層成形装置１２の他側から搬出して後工程に移送するものである。積層成形装置１２は、上盤１３に対して下盤１４が相対向して近接離間可能であって、上盤１３と下盤１４が閉鎖された際に図示しない真空ポンプにより真空吸引される真空チャンバが形成されるようになっている。そして上盤１３の下面に設けられ加熱可能な熱板１６または下盤１４の上面に設けられ加熱可能な熱板１７の一方には加圧エアにより膨出する膜体であるダイアフラム１８が取付けられている。またダイアフラム１８が設けられていない熱板１６には弾性板であるゴム膜１９が貼付けられている。

本実施形態では、積層成形装置１２の一側（前工程側であって図１において右側）には積層材と被積層材を積層成形装置１２に搬入するため移送装置の一部が設けられている。移送装置としては、積層材である帯状のフィルムＭ１を供給するための巻き出しロール２０と被積層材である帯状の基板層が付着したフィルムＭ２を供給するための巻き出しロール２１が設けられている。ここでは積層材の巻き出しロール２０は上方に設けられ、被積層材の巻き出しロール２１は下方に設けられるが、上下の配置は逆でもよい。上方の巻き出しロール２０および下方の巻き出しロール２１は、トルクモータやサーボモータまたはブレーキ等により制御され、移送される帯状フィルムＭ１や基板層が付着したフィルムＭ２に張りを与えられるようになっている。そして上方の巻き出しロール２０からの帯状のフィルムＭ１、下方のロールからの基板層が付着したフィルムＭ２はそれぞれローラ２２，２３により向きが変えられ、両者がほぼ接合した形で前記積層成形装置１２に搬入されるようになっている。

積層成形装置１２の他側（後工程側であって図１において左側）には、積層成形装置１２にて積層成形された積層成形品Ｍ３を搬出し、後工程へ移送するため移送装置の一部が設けられている。積層成形装置１２の他側（後工程側）の移送装置は、積層成形品Ｍ３と同方向にベルトが移動可能なベルト移動装置２４と、積層成形された前記積層成形品Ｍ３と前記ベルト移動装置２４のベルトとを共に把持して他側（後工程）へ向けて移送可能な把持移送装置２５とが設けられている。

本実施形態の前記ベルト移動装置２４のベルトは循環移動するエンドレスベルト２６であり、ベルト移動装置２４には駆動源が設けられていない。従ってベルト移動装置２４のコストを低減することができる。ベルト移動装置２４は、フィル積層成形品Ｍ３とエンドレスベルト２６の上面２６ａが当接可能な位置関係に設けられている。ベルト移動装置２４の積層成形装置１２側の部分には、積層成形品Ｍ３の移送方向と直交する方向に回転軸２７ａが設けられ、前記回転軸２７ａににエンドレスベルト２６が巻き付けられるの第１プーリ２７が取付けられている。またベルト移動装置２４の反積層成形装置１２側の部分には、積層成形品Ｍ３の移送方向と直交する方向に回転軸２８ａが設けられ、前記回転軸２８ａには、エンドレスベルト２６が巻き付けられる第２プーリ２８が取付けられている。前述のようにベルト移動装置２４には駆動源が設けられていないので、第１プーリ２７と第２プーリ２８はそれぞれ従動回転自在に設けられている。そして前記第１プーリ２７と第２プーリ２８との間には積層成形品Ｍ３の移送方向と同方向に向けて上側のエンドレスベルト２６が移動可能となるようにエンドレスベルト２６が掛け渡されている。

エンドレスベルト２６の幅は、把持移送装置２５によって積層成形品Ｍ３の側端部とエンドレスベルト２６の側端部が重ねて同時に把持できるよう、積層成形品Ｍ３の幅と略同じに設けられている。しかし把持移送装置２５により重ねて同時に把持できれば、エンドレスベルト２６と積層成形品Ｍ３の幅はいずれか一方のほうがやや広いものであってもよい。またエンドレスベルト２６の材質はゴム、エラストマ、樹脂、布等からなり、積層成形品Ｍ３と接触する表面側は粗地にすることが望ましい。なお把持移送装置２５による把持や移動の邪魔にならない範囲で、上側のエンドレスベルト２６の下方を板や回転するローラにより支承し、エンドレスベルト２６が下方に垂れないようにしてもよい。また本実施形態のベルト移動装置２４に駆動源を設け、エンドレスベルト２６を積層成形品Ｍ３と同期させて移動させるようにしてもよい。また本実施形態におけるベルトは、従動移動し通常一方方向のみに移動するエンドレスベルト２６であるが、始端部と終端部のあるベルトでもよい。その場合は、一方方向のみに移動させ続けることはできないから、駆動手段かまたは把持移送装置２５により後工程へ向けて移動させたベルトを元の位置に戻す必要がある。

本実施形態でベルト移動装置２４が設けられるのは、移送される積層成形品Ｍ３の下面側だけである。しかしベルト移動装置２４は、移送される積層成形品Ｍ３に対して上方または下方の少なくとも一方に設けられていればよい。上下に設ける場合は、把持移送装置２５により上方のベルト、積層成形品Ｍ３、下方のベルトを同時に挟んで、積層成形品Ｍ３を移動させる。また上方のみにベルト移動装置を設ける場合は、下方に把持移送装置の移動に邪魔にならない幅の台やローラなどの積層成形品Ｍ３を載置するための手段を設ける必要がある。

次に把持移送装置２５について記載すると把持移送装置２５は、移送される積層成形品Ｍ３の送り方向に対して両側にそれぞれ設けられる。把持移送装置２５は、図示しないアクチュエータにより開閉するチャック２９ａ，２９ｂが設けられ、チャックが閉じた際にエンドレスベルト２６と積層成形品Ｍ３の両側の側端部を同時に把持または開放可能となっている。また把持移送装置２５のチャック２９ａ，２９ｂは図示しないアクチュエータにより、図４に示されるようにガイド３１に沿って、積層成形品Ｍ３の移動方向と同じ方向に前進移動可能および後退移動可能となっている。把持移送装置２５のチャック２９ａ，２９ｂが前進移動および後退移動する際の移動ストロークＳは、帯状のフィルムＭ１および帯状の基板層が付着したフィルムＭ２、積層成形品Ｍ３の１回の送り量となる。また把持移送装置２５の移動ストロークＳと前記ベルト移動装置２４との関係については、ベルト移動装置２４の第１プーリ２７と第２プーリ２８の間に、チャック２９ａ，２９ｂの前進開始位置Ｄ（待機位置）と停止位置Ｅの両方が設けられている。即ち前進開始位置Ｄにおいてチャック２９ａ，２９ｂがそれぞれ上面側のエンドレスベルト２６と積層成形品Ｍ３を把持可能なように設けられており、停止位置Ｅにおいてチャック２９ａ，２９ｂがそれぞれ上面側のエンドレスベルト２６と積層成形品Ｍ３を開放可能なように設けられている。なおベルト移動装置２４の長さを延長して、ベルト移動装置２４の第１プーリ２７と第２プーリ２８の間で、把持移送装置２５が２回以上のストローク前進移動可能としてもよい。その場合把持移送装置２５のチャック２９ａ，２９ｂは、移動可能な回数だけ順次前進してから次に一度に前進開始位置へ戻る。

本実施形態では把持移送装置２５およびベルト移動装置２５の他側（後工程側）には、切断装置３０が設けられている。本発明にとって切断装置３０は必須ではなく、切断装置３０の種類も限定されないが、連続した帯状の積層成形品Ｍ３と積層成形品Ｍ３の間のフィルムの部分を切断して、個別の積層成形品Ｍ３に分離するものである。本実施形態では積層成形品Ｍ３に完全に張りが与えられていない状態で切断するために上下から刃により切断を行う切断装置３０が用いられる。なお積層成形品Ｍ３の先端側（後工程側）を何か別の把持装置やローラ等で引張って積層成形品Ｍ３に張りを与えた状態で切断装置３０により切断を行うものでもよい。切断装置３０の他側（後工程側）には別のベルト移動装置３２があり、切断された積層成形品Ｍ３は前記別のベルト移動装置３２の上に載せられて個別に後工程へ搬送される。

次に図１ないし図５により本実施形態の積層成形システム１１を用いた積層成形方法について説明する。まず図１に示されるように、積層材である帯状のフィルムＭ１と被積層材である帯状の基板層が付着したフィルムＭ２は、下側の帯状の基板層が付着したフィルムＭ２に対して、上側の帯状のフィルムＭ１が重ねられた形で移送装置である把持移送装置２５の引張りにより積層成形装置１２内の加圧位置Ａへ搬入される。この際の移動距離は、把持移送装置２５の移動ストロークＳに相当し、積層成形装置１１の加圧位置Ａに正確に帯状の基板層が付着したフィルムＭ２等を移動させることができる。なお被積層材については、下方のフィルム上に単独の基板層を後から載置するものでもい。また積層材は加熱んいより溶融するフィルムが好ましく、絶縁性のフィルムの他、感光性フォトレジストフィルム等であってもよく、その場合はＰＥＴフィルム等の保護フィルムが剥離されてから、被積層材に重ねられ貼着される場合もある。または積層成形装置１２内への溶融樹脂の付着防止や搬送を目的として積層成形装置１２の一側から他側に向けて被積層材と積層材の上下または下方にそれぞれキャリアフィルムを搬送させるようにしてもよい。またキャリアフィルムを使用する場合は、被積層材と積層材は切断されたものでもよいが、本発明に有効なものは、被積層材と積層材の長さが移動ストロークＳと同等以上の場合である。なお前記各例において、被積層材と積層材はどちらが上方でどちらが下方でもよい。

そして積層成形装置１２では、一側から帯状のフィルムＭ１と帯状の基板層が付着したフィルムＭ２が搬入されると、図２に示されるように、上盤１３と下盤１４が閉鎖されて真空チャンバが形成され、真空チャンバは真空ポンプにより真空吸引される。この際に帯状の基板層が付着したフィルムＭ２のうちの基板層の部分が真空チャンバ１５内の加圧位置Ａに収納され、基板層と基板層の間のフィルムのみの部分が真空チャンバの入口と出口側のシール部材１５の部分で挟持される。そして真空チャンバ内では被積層材と積層材には上下の熱板から伝熱がなされ積層材の樹脂の溶融が進行する。また膜体であるダイアフラム１８は裏面側が吸引されていて、帯状のフィルムＭ１と帯状の基板層が付着したフィルムＭ２に接触しないようになっている。そして次に真空チャンバ内が所定の真空度になるかおよび／または所定時間が経過するとダイアフラム１８の裏面側に加圧空気を導入し、帯状のフィルムＭ１と帯状の基板層が付着したフィルムＭ２を所定時間加圧して積層を行い積層成形品Ｍ３とする。なお積層成形品Ｍ３は厚さが薄くて容易に撓む性質のものである。そして加圧が完了すると真空チャンバ内を常圧に戻し、真空チャンバを開放する。

次に図３に示されるように把持移送装置２５のチャック２９ａ，２９ｂにより前回に積層成形された積層成形品Ｍ３とエンドレスベルト２６の両側の側端付近を同時に把持した上で前進開始位置Ｄから他側の停止位置Ｅまで移動ストロークＳだけ所定の速度で移動させる。そのことにより積層成形装置１２内で積層成形が完了した積層成形品Ｍ３はベルト移動装置２４のエンドレスベルト２６上の取出位置Ｂに移動される。また取出位置Ｂに停止していた積層成形品Ｍ３は、エンドレスベルト２６とともに移動されて後工程の処理位置Ｃへ移動される。この際に把持移送装置２５によりエンドレスベルト２６を他側（後工程側）へ移動されることができるので、ベルト移動装置２４に駆動手段を設けなくてもよい。

これらの際に積層成形品Ｍ３の先端側が切断されており、先端側を引張ることができないと、従来は図５に示されるような浮き上がり現象が積層成形品Ｍ３に生じることがあった。このような積層成形品Ｍ３の浮き上がり現象が発生すると次の切断装置３０で積層成形品Ｍ３を正確な寸法に切断できないといった問題が発生する。しかし本実施形態では、取出位置Ｂに停止していた積層成形品Ｍ３は、把持移送装置２５によりエンドレスベルト２６とともに把持されて同時に後工程へ移送されるので、図５に示されるような浮き上がり現象を生じることがない。

そして把持移送装置２５のチャック２９ａ，２９ｂが停止位置Ｅに停止すると積層成形品Ｍ３は処理位置Ｃに移動され、切断装置３０が作動され、前端側の積層成形品Ｍ３の切断を行う。切断された積層成形品Ｍ３は、別のベルト移動装置２１により後工程へ向けて移送される。またはそれ以外に別の吸着装置等により上方から吸着して別の位置に移動させてもよい。また把持移送装置２５は、停止位置Ｅにおいてチャック２９ａ，２９ｂを開放した状態のまま最初の前進開始位置Ｄまで移動ストロークＳ分だけ後退移動される。この際にベルト移動装置２４のエンドレスベルト２６と、エンドレスベルト２６上の取出位置Ｂに載置されている積層成形の完了した積層成形品Ｍ３は移動しないことは言うまでもない。

なおキャリアフィルムを使用する場合は、把持移送装置２５のチャック２９ａ，２９ｂの移動範囲の手前側でキャリアフィルムの巻取りを行ってから積層成形品Ｍ３のみを把持移送装置２５のチャック２９ａ，２９ｂにより把持して移送させることが望ましい。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明の積層成形システム１１は、バッチ式の積層成形装置１２により加圧を行うものが望ましいが、図１等の実施形態に限定されるものではない。積層成形装置としては、上盤の加圧面と下盤の加圧面にそれぞれゴム等の可撓性膜や緩衝材が張られ、前記上盤と下盤の間で積層材と被積層材を積層成形するものでもよい。または図１等の実施形態または前記の例において、ゴム膜の表面に薄いステンレス板等の金属板を設けたものでもよい。これらの場合にも積層成形装置は、真空チャンバを備えることが望ましいが、真空チャンバ外で加圧を行うものでもよい。更には積層成形装置は１台に限定されず、図１等の積層成形装置の後工程に更に積層成形品Ｍ３を平坦にする平坦化プレスを設けたものでもよい。その場合、平坦化プレスの後工程に本発明のベルト移動装置２４や把持移送装置２５が設けられる。更には積層成形装置は、積層材と被積層材の上下にそれぞれ加圧ロールが設けられ、回転する加圧ロールの間を積層材と被積層材が通過する際に積層される連続式のロールラミネータであってもよい。連続式のロールラミネータの場合は本発明のベルト移動装置２４や把持移送装置２５との間にダンサーロール等の緩衝機構が設けられることが望ましい。

１１ 積層成形システム
１２ 積層成形装置
２４ ベルト移動装置
２５ 把持移送装置
２６ エンドレスベルト
２９ａ，２９ｂ チャック
Ａ 加圧位置
Ｂ 取出位置
Ｃ 処理位置
Ｄ 前進開始位置
Ｅ 停止位置
Ｍ１ 帯状のフィルム
Ｍ２ 帯状の基板層が付着したフィルム

Claims (4)

1. 積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形システムにおいて、
   積層成形装置の他側に設けられ積層成形装置で積層成形された積層成形品の少なくとも下方に設けられ、積層品成形の移送方向と同方向の他側へ向けてベルトが移動可能なベルト移動装置と、
   前記積層成形品と前記ベルトとを把持して他側へ向けて移送可能な把持移送装置とが設けられたことを特徴とする積層成形システム。
2. 前記ベルト移動装置のベルトは循環移動可能なエンドレスベルトであり、ベルト移動装置には駆動源が設けられていないことを特徴とする請求項１に記載の積層成形システム。
3. 積層材と被積層材を積層成形装置の一側から搬入して積層成形し、前記積層成形装置の他側から搬出して後工程に移送する積層成形方法において、
   積層成形装置から搬出された積層成形品は、積層成形品の少なくとも下方に設けられたエンドレスベルトとともに把持移送装置により把持されて前記エンドレスベルトの移送方向と同方向の他側へ向けて移送されることを特徴とする積層成形方法。
4. 前記積層材または被積層材の少なくとも一方は連続した帯状であり、積層成形後の積層成形品は帯状であり、前記把持移送装置の後工程で切断されることを特徴とする請求項３に記載の積層成形方法。