JP6724060B2 - プレス成形機 - Google Patents

Description

本発明は、開閉可能な扉部材が設けられた成形空間内の加熱・冷却される熱板または金型の間で成形品の加圧成形を行うプレス成形機に関するものである。

従来、開閉可能な扉部材が設けられた成形空間内の加熱された熱板または金型の間で成形品の成形を行う成形機は、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１は、真空プレス成形機の例であり、温度検知手段の検知信号によりチャンバの開放口のシャッタの開閉を行ってチャンバ内の温度調整を行う。しかしながら特許文献１は、シャッタにはロック機構が設けられておらず、単に自動的にシャッタの開閉を行うものである。

一方、開閉可能な扉部材が設けられた金型の間で成形を行う成形機において扉にロック機構が設けられたものとしては、特許文献２および特許文献３に記載されたものが知られている。特許文献２は、安全ドアを閉めた際に人為的に本体部に対して端子を嵌合することにより電子錠の施錠が行われるものである。また特許文献３は、フロントドアのロックを確認して型締機構を作動させるものである。

実用新案登録２５５６１５９号公報（請求項１、０００７、図３） 特開平１１−１２９３１１号公報（請求項１、００１４、図３） 特開昭６１−３２７３１号公報（請求項１、第２頁右上欄、第１図、第２図）

しかしながら前記特許文献２および特許文献３の技術は、扉の施錠に関するものであるが、どういう条件の際に扉が開錠されて扉が開放されるか示されていない。従って操作者が判断ミス等により人為的に扉を開錠して扉を開放した場合、扉開放と同時、または扉開放後に熱板や金型に近接した作業を行う際に前記操作者に危険が及ぶ場合があった。また特に成形空間内または成形空間内の熱板や金型が加熱される成形機の場合は、成形空間内部（熱板や金型を含む）の温度を把握せずに扉を開放すると作業者に火傷の危険が及ぶ場合や工場内の環境を悪化させる場合があった。

そこで本発明では、開閉可能な扉部材が設けられた成形空間内の加熱・冷却される熱板または金型の間で加圧成形を行うプレス成形機において、操作者の安全確保または工場内の環境悪化を抑制のいずれかを行うことのできるプレス成形機を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のプレス成形機は、開閉可能な扉部材が設けられた成形空間内の加熱・冷却される熱板または金型の間で成形品の加圧成形を行うプレス成形機において、前記成形空間内のいずれかの部分または空間の温度を検出可能な温度センサと、前記扉部材を施錠または開錠可能かつ施錠状態か開錠状態かを検出可能なロック機構とが備えられ、成形品を搬入後、プレス成形機の昇温制御工程および加熱制御工程が行われた後、熱板または金型の冷却が行われる冷却工程では少なくとも前記温度センサの検出値を用いて前記扉部材の前記ロック機構による開錠が行われ、その後に扉部材を開放して加圧成形された成形品の取出しが行われることを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の成形機は、請求項１において、複数の熱板または金型にはそれぞれ熱板の温度を検出可能な温度センサが備えられ、全ての熱板または金型の温度センサが所定の条件を満たした際に前記ロック機構の施錠または開錠を行うことを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の成形機は、請求項１または請求項２において、前記扉部材の閉鎖状態または開放状態を検出する検出機構が備えられ、前記扉部材の閉鎖状態が検出された際にしか、熱板または金型の加熱が行えないことを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の成形機は、請求項１において、型開きされた際の成形品の温度を検出可能な温度センサが備えられ、前記温度センサが所定温度以下または所定の温度を下回った際に前記扉部材の開錠を行うことを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の成形機は、請求項１または請求項４のいずれか１項において、前記成形空間は真空ポンプにより真空状態を実現可能な真空チャンバであり、前記真空チャンバの真空度を検出可能な真空センサが備えられ、前記真空センサにより検出される真空チャンバの真空度の検出値と、前記温度センサの検出値とを用いて前記扉部材の開錠を行うことを特徴とする。

本発明のプレス成形機は、開閉可能な扉部材が設けられた成形空間内の加熱・冷却される熱板または金型の間で成形品の加圧成形を行うプレス成形機において、前記成形空間内のいずれかの部分または空間の温度を検出可能な温度センサと、前記扉部材を施錠または開錠可能かつ施錠状態か開錠状態かを検出可能なロック機構とが備えられ、成形品を搬入後、プレス成形機の昇温制御工程および加熱制御工程が行われた後、熱板または金型の冷却が行われる冷却工程では少なくとも前記温度センサの検出値を用いて前記扉部材の前記ロック機構による開錠が行われ、その後に扉部材を開放して加圧成形された成形品の取出しが行われるので、操作者の安全確保または工場内の環境悪化を抑制のいずれかを行うことができる。

本実施形態のプレス成形機の正面図である。 本実施形態のプレス成形機の平面図である。 本実施形態のプレス成形機の制御方法を示すフローチャート図である。 本実施形態のプレス成形機の制御方法を示すフローチャート図である。 別の実施形態のプレス成形機の制御方法を示すフローチャート図である。 更に別の実施形態のプレス成形機の制御方法を示すフローチャート図である。 更に別の実施形態のプレス成形機の成形工程を示す図である。

本発明の開閉可能な扉部材が設けられた成形空間内の加熱された熱板または金型の間で成形品の成形を行う成形機の一種である本実施形態のプレス成形機１１の概略について図１、図２を用いて説明する。成形機１１は、上側の上盤１２と下側の下盤１３がタイバ１４により接続されている。下盤１３には圧締シリンダ１５が取付けられ、圧締シリンダ１５のラム１５ａは可動盤１６の背面に固定されている。圧締シリンダ１５は、ポンプや油圧バルブ等を含む作動油供給機構１７（詳細は省略する）に接続され、前記作動油供給機構１７から作動油が供給されて加圧が行われる。

可動盤１６の上面に固定される熱板１８と、上盤１２の下面に固定される熱板１８の間には、３枚の中間の熱板１８が配設されている。それぞれの熱板１８は両面が平滑に形成された矩形の所定板厚の金属板であり、内部に熱媒（油または蒸気）と冷媒（油または水）が流通されるための屈曲した通路２１が形成されている。複数設けられる熱板１８の枚数は、本実施形態のプレス成形機１１（多段式のホットプレス機）では５枚であるが、一例として２枚以上、３０枚以下のものが想定される。

また熱板１８には、ポンプ、バルブ、ヒータ、クーラー等を含む熱媒・冷媒供給機構１９（詳細は図示せず）から加熱用の熱媒（油または蒸気等）と冷却用の冷媒（油または水等）が供給可能となっている。熱媒・冷媒供給機構１９から供給される熱媒および冷媒は、図２に示される導入側管路２０（分配用のマニホールドブロック等を含む）を経て各熱板１８内の通路２１に供給される。また各熱板１８の通路２１から排出される熱媒および冷媒は、排出側管路２２（回収用のマニホールドブロック等を含む）を介して熱媒・冷媒供給機構１９に還流される。なお熱板１８を電気ヒータで直接加熱するタイプのプレス成形機については、熱媒の供給機構は不要であり冷媒の供給機構のみが設けられる。

熱板１８にはそれぞれ温度センサ２３，２３と温度センサ２４が備えられている。本実施形態では、熱媒と冷媒が流通する各通路２１の入口側と出口側に熱板１８の温度コントロール用のサーモ―カップル２３，２３（温度センサ）が備えられ、サーモカップル２３，２３は熱媒・冷媒供給機構１９の図示しない制御部に接続されている。またここでは各熱板１８の温度を直接検出するサーモカップル２４（温度センサ）が備えられ、サーモカップル２４は後述する制御装置２５の熱板温度入力部２６に接続されている。

安全扉３４の施錠および開錠の制御に用いる熱板１８の温度を検出するサーモカップル２４（温度センサ）は、専用のものを設置せずに熱媒・冷媒供給機構１９の制御に用いるためのサーモ―カップル２３（温度センサ）を使用してもよい。また安全扉３４の施錠および開錠の制御に用いる温度センサは、熱板１８を含む成形空間Ａ内のいずれかの部分または空間の温度を検出可能なものであればよい。具体的にはチャンバ２７や上盤１２または可動盤１６などの部材の部分の温度を測定する温御センサや、成形空間Ａの温度を検出するセンサ、成形品Ｐの部分の温度を検出するセンサ等であってもよく、それらの複数の組み合わせであってもよい。

また前記プレス成形機１１には、箱状のチャンバ２７が設けられその内部は成形空間Ａとなっている。そしてプレス成形機１１の下盤１３と上盤１２の間に設けられる熱板１８等は、チャンバ２７内の成形空間Ａに収容されている。チャンバ２７内には管路２８を通じて真空機構２９の真空ポンプ３０に接続されている。またチャンバ２７には真空度を計測する真空センサ３１が備えられ、真空センサ３１の検出値は制御装置２５の真空度制御部３２に接続されている。なお本発明において真空機構２９は、必須のものではなく大気状態や窒素ガス等の大気状態以外の雰囲気化の成形空間Ａにおいてプレス成形を行うものでもよい。また本発明において真空とは、絶対真空を指すのではなく真空ポンプ３０を用いて大気圧よりも減圧された状態を指す。

チャンバ２７の前面の開口部３３にはプリント基板等の成形品Ｐの搬入・搬出を行う安全扉３４（扉部材）が設けられている。チャンバ２７の開口部３３の上下には図示しないレールが設けられ、安全扉３４は水平方向にスライド式に設けられている。本実施形態では安全扉３４は機械的な開閉作動機構は設けられておらず、作業者が安全扉３４の前面に取付けられた図示しない取っ手を掴んで操作することにより開閉される。そして安全扉３４の裏面側には図示しないシール部材が取付けられ安全扉３４を閉鎖した際にチャンバ２７内の成形空間Ａが密閉されるようになっている。なお安全扉３４（扉部材）は、蝶番によりドアのように開閉されるものでもよい。また扉部材は、シリンダやモータ等のアクチュエータ（開閉作動機構）により機械的に開閉されるものでもよい。更に扉部材は、チャンバ２７が分割されて内部が開放されるようなものでもよい。

安全扉３４には、熱板１８の温度と連動して扉の施錠および開錠を行うインターロック機構３７が組み込まれている。インターロック機構３７は具体的には、チャンバ２７の開口部３３の周囲には安全扉の閉鎖状態または開放状態を検出する検出機構であるリミットスイッチ３５（セーフティリミットスイッチ）が設けられている。そして安全扉３４のカム等の検出部３６にリミットスイッチ３５のスイッチ部が接触状態または非接触状態のいずれかとなることにより安全扉３４の開放と閉鎖を検出している。リミットスイッチ３５は制御装置２５の安全扉制御部４７に接続されている。なお安全扉３４の閉鎖状態または開放状態を検出する検出装置は前記リミットスイッチ３５に限定されず、別の種類の検出装置であってもよい。

更にインターロック機構３７を構成するものとして、安全扉３４の開口部３３の周囲には、安全扉３４の施錠または開錠可能なロック機構３８が設けられている。そしてロック機構３８は、制御装置２５の安全扉制御部４７に接続されている。本実施形態においてロック機構３８は、電磁ロック式セーフティドアスイッチであり、制御装置２５の安全扉制御部４７に接続されている。電磁ロック式セーフティドアスイッチにはシャフト部３９が設けられている。一方安全扉３４には前記シャフト部３９が挿入可能な挿入穴部４０が設けられている。また電磁ロック式セーフティドアスイッチは、スプリングロック式の安全スイッチを使用しておりシャフト部３９はスプリング４８により常時前方に向けて付勢されている。そしてスイッチのソレノイド４９が励磁されるとシャフト部３９がスプリング４８を押圧して後退し挿入孔部４０から抜けて、安全扉３４は開錠可能な状態となる。またスイッチが非励磁状態となるとシャフト部３９が挿入穴部４０に向けて挿入されて安全扉３４は施錠される。また電磁ロック式セーフティドアスイッチは、前記シャフト部３９が挿入穴部４０に挿入されて施錠状態にあるか、挿入されておらず開錠状態にあるかもドアスイッチ自体により検出可能となっている。

なお安全扉３４のインターロック機構３７は本実施形態に限定されない。ロック機構の駆動源は油圧や空気圧により作動されるシリンダを用いたものでもよい。また信号入力により開錠されるスプリングロック式のもの以外に、信号入力により施錠（ソレノイドロック）されるものでもよい。またロック機構によりロックされることによる通電時しか熱板１８の加熱制御等が開始できない回路が組み込まれたインターロックスイッチでもよい。

本実施形態のプレス成形機１１では、扉部材である安全扉３４はチャンバ２７に１枚のみもうけられているが、複数枚の安全扉３４が設けられたものでもよい。例えばプレス成形機１１のチャンバ２７に、プリント基板等の成形品Ｐの搬入または搬出をそれぞれ別に行う安全扉３４を別々に設ける場合もある。またチャンバ２７の側面や後面にメンテナンス用の安全扉３４（扉部材）を設ける場合もある。これら複数の安全扉３４を設けたプレス成形機１１において、安全扉のインターロック機構は全ての安全扉３４に取付けることが好ましいが、作業者が成形品Ｐの搬出に最も使用する安全扉３４など、少なくとも一つの安全扉３４にインターロック機構３７を取付けてもよい。

次にプレス成形機１１の制御を行う制御装置２５について図１、図２のブロック図により説明する。プレス成形機１１の制御装置２５は、熱板１８が加熱・冷却されるプレス成形機１１の場合、図１等のように別置きに設置されることが多いが、プレス成形機１１内に組み込まれたものでもよく、いくつかの制御装置に分割されているものでもよい。ブロック図に記載された制御装置２５は、各機能を模式的に記載したものであり、実際の基板構成を表したものではない。

制御装置２５の演算部４１は、記憶部４２に接続され、記憶部４２は各種設定条件が保存されている。ここでは一例として安全扉３４の施錠または開錠を行う際に用いる熱板安全温度ＳＶなどが保存されている。演算部４１は入出力部４３が接続され、入出力部４３はタッチパネル等からなる設定表示装置４４に接続されている。演算部４１は加圧制御部４５に接続され加圧制御部４５は作動油供給機構１７に接続されている。演算部は真空制御部に接続され、真空制御部は、真空機構に接続されている。演算部４１は熱板温度制御部４６に接続され、熱板温度制御部４６は、熱媒・冷媒供給機構１９に接続されている。また演算部４１は熱板温度入力部２６に接続され、熱板温度入力部２６はサーモカップル２４（熱板の温度センサ）に接続されている。

次にプレス成形機１１の作動、とりわけ安全扉３４のインターロックについて図３ないし図６のフローチャート図および図７のプレス成形の成形工程を示す図により説明する。プレス成形機１１の制御開始に際しては設定表示装置４４から熱板安全温度ＳＶの設定が先に行われている。図４のフローチャート図に示されるようにサーモカップル２４により測定される熱板検出温度ＰＶが熱板安全温度ＳＶ以下であれば（ｓ１＝Ｙ）、安全扉制御部４７から信号を送り、ロック機構３８のソレノイド４９が励磁されて安全扉３４のロック（施錠）を解除する（ｓ２）。（熱板１８の冷却制御工程やプレス成形時以外において既に安全扉３４のロックが解除された状態にあり、熱板検出温度ＰＶが熱板安全温度ＳＶ以下であればその状態を保つ。）また熱板検出温度ＰＶが熱板安全温度ＳＶよりも高ければ、ロック機構３８は安全扉３４のロックを行う（ｓ３）。（熱板１８の加熱制御工程および熱板１８の冷却制御工程において既に安全扉３４がロックされた状態にあり、熱板検出温度ＰＶが熱板安全温度ＳＶよりも高ければその状態を保つ。）

なお複数の熱板１８（図１では５枚）にそれぞれ温度を検出可能なサーモ―カップル２４（温度センサ）が備えられている場合は、原則として全ての熱板１８または金型のサーモカップル２４（温度センサ）が所定の条件（熱板安全温度ＳＶ≧熱板検出温度）を満たした際に前記ロック機構３８の施錠または開錠を行うことが望ましい。また前記各例において、熱板検出温度ＰＶが熱板安全温度ＳＶよりも低い場合（熱板安全温度ＳＶ＞熱板検出温度）に安全扉３４のロック（施錠）を解除し、熱板検出温度ＰＶが熱板安全温度ＳＶ以上の場合（熱板安全温度ＳＶ≧熱板検出温度）に安全扉３４のロックを行うものでもよい。本発明ではこのように熱板安全温度ＳＶ以下か、熱板安全温度ＳＶより低温になることにより安全扉３４の開錠が行われ、その後でしか安全扉３４の開放ができない。従って作業者が熱板１８上のプリント基板等の成形品Ｐを取り出す際やメンテナンスのために熱板１８に短時間触っても火傷をすることが防止される。なお上記において可動盤１６の作動による熱板下降のタイミングは、安全扉３４のインターロック解除前でも解除後でもよく、または安全扉３４の開放後でもよい。

次に図４のフローチャート図により安全扉３４の閉鎖と熱板１８の加熱の関係について説明する。安全扉３４が閉鎖されると検出手段であるリミットスイッチ３５から閉鎖信号が制御装置２５の安全扉制御部４７に送られる。そして制御装置２５において安全扉３４の閉鎖が確認される（Ｓ４＝Ｙ）と、熱板温度制御部４６から熱媒・冷媒供給機構１９に熱板加熱ＯＮの信号が送られ（ｓ５）、熱板１８の昇温制御工程が開始される。従って安全扉３４の閉鎖が確認されてからしか熱板１８の加熱が行われないので、前記同様、作業者が安全扉３４の開放中に熱板１８が昇温されてしまい短時間触っても火傷をするということが無い。

次に図５のフローチャート図により安全扉３４の開放とプリント基板等の成形品Ｐの取出しが自動化された別の実施形態のプレス成形機の制御方法について説明する。図１等のプレス成形機１１の例では、安全扉３４は作業者により開閉されるが、図５の例では安全扉３４は図示しない開閉作動機構により自動的に開閉される。安全扉３４の開閉作動機構は制御装置２５の安全扉制御部４７により作動制御される。まず制御装置２５の演算部４１から安全扉開放指令が出される（ｓ６）と、サーモカップル２４により測定され熱板温度入力部２６に入力された熱板検出温度ＰＶと熱板安全温度ＳＶの比較がなされる。そして熱板検出温度ＰＶが熱板安全温度ＳＶ以下であれば（ｓ７＝Ｙ）、安全扉制御部４７からの信号によりインターロック機構３７のロック機構３８により安全扉３４を開錠するとともに、開閉作動機構の安全扉開放バルブをＯＮとし（ｓ８）、その後に安全扉３４が自動的に開かれる。そして図示しない搬入・搬出装置により成形品Ｐの搬出および搬入が行われる。なお上記した図３、図４のフローチャート図の制御も安全扉３４の開閉作動機構を設け自動化されたプレス成形機１１に使用可能である。

次に図６のフローチャート図と図７のプレス成形機の成形工程を示す図により成形空間Ａが真空チャンバであるプレス成形機１１の安全扉開放について説明する。プレス制御においては圧締シリンダ１５により熱板１８が上昇され加圧開始されるとともに昇温制御工程と加熱制御工程が行われる。加熱制御工程開始後に所定時間が経過して冷却制御工程の開始時間になると（ｓ９＝Ｙ）、熱板１８の冷却制御工程が開始される（ｓ１０）。次に所定時間が経過して真空チャンバ大気開放時間になると（ｓ１１＝Ｙ）、真空チャンバの大気開放を行う（ｓ１２）。そして真空センサにより真空チャンバが大気圧になると（ｓ１３＝Ｙ）、サーモカップル２４により測定され熱板温度入力部２６に入力された熱板検出温度ＰＶと熱板安全温度ＳＶの比較がなされる（ｓ１４）。そして熱板検出温度ＰＶが熱板安全温度ＳＶ以下であれば（ｓ１４＝Ｙ）、ロック機構３８により安全扉３４のロックを解除する（ｓ１５）。そして安全扉を開閉作動機構により開放する（ｓ１６）。ただし図６、図７の例については安全扉３４を作業者が手動で開く場合についても有効である。また図６、図７の例については、真空チャンバが大気圧であることと熱板検出温度ＰＶが熱板安全温度ＳＶ以下（または熱板安全温度ＳＶよりも低温）であることのＡＮＤ条件のインターロックさえ満たせば、その確認順序や熱板１８の下降（型開）のタイミングなどはいずれの順序でよい。

本発明のプレス成形機としては、平坦な熱板ではなく、一般的な２個の凸型と凹型からなる加熱金型（固定金型と可動金型）を用いたものでもよい。またプレス成形機により成形される成形品の種類も限定されない。そして本発明では上記したプレス成形機１１の各実施形態やその変形例のそれぞれの機構部分や制御部分を適宜に組合せたものでもよい。

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。また本発明の成形機は、プレス成形機以外に射出成形機やダイカスト成形機であってもよい。または型上に成形材料を直接供給するスタンピング成形機、真空成形機、中空成形機、圧縮成形機などであってもよい。いずれの成形機についても熱板または金型の移動方向（型開閉方向）は縦方向でも横方向でもよい。またいずれの成形機についても成形空間は、完全に外界とシールにより隔絶されたものに限定されず、安全面の対策として外界と安全カバーと安全扉で離隔した大気圧の空間であってもよい。

上記の各成形機において成形後の成形品の部分の温度を温度センサにより測定しその検出値を用いて、安全扉等の扉部材の開錠を行うものでもよい。具体的には特に手動成形や半自動成形など作業者が成形品を取り出す場合に好適に用いられ、型開された成形品の温度を非接触式等の温度センサにより測定する。そして成形品の温度が所定の温度以下または所定の温度を下回った際に、安全扉を開錠して開放可能とする。そのことにより作業者が安全扉を開けて成形品を手により取り出す際に、火傷を防止することができる。なおこの実施形態は、比較的高温で成形品の成形を行うプレス成形機、ダイカスト成形機、熱硬化性樹脂用の射出成形機などで好適に用いられる。

１１ プレス成形機（成形機）
１８ 熱板
１９ 熱媒・冷媒供給機構
２４ サーモカップル（温度センサ）
２５ 制御装置
２７ チャンバ
３０ 真空ポンプ
３４ 安全扉（扉部材）
３５ リミットスイッチ（検出機構）
３７ インターロック機構
３８ ロック機構
Ａ 成形空間
Ｐ 成形品

Claims (5)

1. 開閉可能な扉部材が設けられた成形空間内の加熱・冷却される熱板または金型の間で成形品の加圧成形を行うプレス成形機において、
   前記成形空間内のいずれかの部分または空間の温度を検出可能な温度センサと、
   前記扉部材を施錠または開錠可能かつ施錠状態か開錠状態かを検出可能なロック機構とが備えられ、
   成形品を搬入後、プレス成形機の昇温制御工程および加熱制御工程が行われた後、熱板または金型の冷却が行われる冷却工程では少なくとも前記温度センサの検出値を用いて前記扉部材の前記ロック機構による開錠が行われ、
   その後に扉部材を開放して加圧成形された成形品の取出しが行われることを特徴とするプレス成形機。
2. 複数の熱板または金型にはそれぞれ熱板の温度を検出可能な温度センサが備えられ、
   全ての熱板または金型の温度センサが所定の条件を満たした際に前記ロック機構の施錠または開錠を行うことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形機。
3. 前記扉部材の閉鎖状態または開放状態を検出する検出機構が備えられ、
   前記扉部材の閉鎖状態が検出された際にしか、熱板または金型の加熱が行えないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレス成形機。
4. 型開きされた際の成形品の温度を検出可能な温度センサが備えられ、
   前記温度センサが所定温度以下または所定の温度を下回った際に前記扉部材の開錠を行うことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形機。
5. 前記成形空間は真空ポンプにより真空状態を実現可能な真空チャンバであり、
   前記真空チャンバの真空度を検出可能な真空センサが備えられ、
   前記真空センサにより検出される真空チャンバの真空度の検出値と、前記温度センサの検出値とを用いて前記扉部材の開錠を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のプレス成形機。