JPWO2010024220A1 - Press machine - Google Patents
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Abstract
熱盤間で被加工物をホットプレスした後に、被加工物をプレスしたまま熱盤を冷却して被加工物をコールドプレスするプレス装置が提供される。このプレス装置は、熱盤内を通って熱盤と熱交換する熱媒が循環する熱媒循環経路と、熱媒を熱媒循環経路内に循環させるポンプと、熱媒を加熱する加熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第1の分岐経路と、第1の分岐経路内に設けられ、分岐経路を通過する熱媒との間で熱を交換する蓄熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第2の分岐経路と、第2の分岐経路内に設けられ、分岐経路を通過する熱媒を冷却する冷却手段と、熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度を検出する第1の温度検出手段と、蓄熱手段の温度を検出する第2の温度検出手段と、第1及び第2の温度検出手段によって検出された温度に基づいて、第1及び第2の分岐経路への熱媒の流れを制御する循環経路制御手段とを備えている。There is provided a press device that hot-presses a workpiece between hot plates and then cold-presses the workpiece by cooling the hot plate while pressing the workpiece. This press apparatus includes a heating medium circulation path through which a heating medium that exchanges heat with the heating board circulates through the heating board, a pump that circulates the heating medium in the heating medium circulation path, and a heating unit that heats the heating medium. A heat storage means for exchanging heat between the first branch path branched from the heat medium circulation path and returned to the heat medium circulation path, and the heat medium passing through the branch path. A second branch path that branches from the heat medium circulation path and returns to the heat medium circulation path; a cooling means that is provided in the second branch path and that cools the heat medium that passes through the branch path; Detected by first temperature detecting means for detecting the temperature of the heat medium or hot platen in the circulation path, second temperature detecting means for detecting the temperature of the heat storage means, and first and second temperature detecting means. A circulation path control means for controlling the flow of the heat medium to the first and second branch paths based on the temperature; Eteiru.
Description
本発明は被加工物を熱盤間でプレス成形するプレス装置に関する。 The present invention relates to a press apparatus for press-forming a workpiece between hot plates.
プリプレグシートなどの樹脂材料と銅箔を積層して形成した被加工物を熱盤間で加熱・加圧(ホットプレス)して、プリント配線基板等の製品を成形するプレス装置が広く利用されている。このようなプレス装置を使用して製品を成形する場合、ホットプレス後に製品を冷却する際に熱応力によって製品に反りや歪み等が生じないよう、熱盤間で製品をプレスしたまま冷却するコールドプレスが行われる。 2. Description of the Related Art Press devices that form a product such as a printed wiring board by heating and pressing (hot pressing) a work piece formed by laminating a resin material such as a prepreg sheet and copper foil between hot plates are widely used. Yes. When a product is molded using such a pressing device, the product is cooled while being pressed between hot plates so that the product is not warped or distorted due to thermal stress when the product is cooled after hot pressing. Press is performed.
同じ熱盤を使用してホットプレスとコールドプレスの両方を行う装置は、特開2002−153999号(日本国公開特許公報)等に提案されている。特開2002−153999号に記載されているプレス装置は、熱盤内を通る熱媒循環流路に熱媒をポンプ等により循環させると共に、ヒータやクーラにより熱媒の温度を制御することによって熱盤の加熱と冷却の両方を行うことができるようになっている。 An apparatus that performs both hot pressing and cold pressing using the same hot platen is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-153999 (Japanese Patent Publication). The press device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-153999 circulates a heat medium with a pump or the like in a heat medium circulation passage passing through the inside of the hot plate, and controls the temperature of the heat medium with a heater or a cooler. Both heating and cooling of the panel can be performed.
上記のように同じ熱盤を使用してホットプレスとコールドプレスを交互に行うプレス装置においては、一回のプレス成形を行う度に、熱盤を常温から成形温度まで加熱するための熱をヒータによって供給する必要があるため、ヒータの消費電力量が高いものとなっていた。言い換えれば、ホットプレス時にヒータから供給された熱がコールドプレス時にシステム外に排出されるため、製品を一回成形するたびに膨大な量の廃熱が生じることとなり、熱エネルギーの利用効率が高いとはいえなかった。 In a press apparatus that alternately performs hot press and cold press using the same hot platen as described above, the heater for heating the hot platen from room temperature to the forming temperature every time press forming is performed. Therefore, the power consumption of the heater is high. In other words, since the heat supplied from the heater during hot pressing is discharged outside the system during cold pressing, a huge amount of waste heat is generated each time a product is molded, and the use efficiency of thermal energy is high. That wasn't true.
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、熱エネルギーの利用効率が高いプレス装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said situation, and it aims at providing the press apparatus with high utilization efficiency of a thermal energy.
本発明の実施形態により、熱盤間で被加工物を加圧したまま該熱盤の温度を変化させてホットプレスとコールドプレスを連続して行うプレス装置が提供される。このプレス装置は、熱盤内に形成された流路から一部が構成され、該熱盤の温度を調整するための熱媒が循環する熱媒循環経路と、熱媒循環経路内に熱媒を循環させるポンプと、熱媒を加熱する加熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第1の分岐経路と、第1の分岐経路内に設けられ、分岐経路を通過する熱媒との間で熱を交換する蓄熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第2の分岐経路と、第2の分岐経路内に設けられ、分岐経路を通過する熱媒を冷却する冷却手段と、熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度を検出する第1の温度検出手段と、蓄熱手段の温度を検出する第2の温度検出手段と、第1及び第2の温度検出手段によって検出された温度に基づいて、第1及び第2の分岐経路への熱媒の流れを制御する循環経路制御手段とを備えている。循環経路制御手段は、コールドプレスを開始する際に第1の分岐経路に熱媒を流して蓄熱手段に熱を蓄積させ、次にホットプレスを開始する際に第1の分岐経路に熱媒を流して蓄熱手段に蓄積された熱により熱媒が加熱されるように熱媒の流れを制御することを特徴とする。 According to an embodiment of the present invention, there is provided a press apparatus that continuously performs hot press and cold press by changing the temperature of a hot plate while pressurizing a workpiece between the hot plates. This press apparatus is partially configured from a flow path formed in a heating plate, a heating medium circulation path through which a heating medium for adjusting the temperature of the heating plate circulates, and a heating medium in the heating medium circulation path. A pump that circulates the heat medium, a heating means that heats the heat medium, a first branch path that branches from the heat medium circulation path and returns to the heat medium circulation path, and is provided in the first branch path. A heat storage means for exchanging heat with the passing heat medium, a second branch path branched from the heat medium circulation path and returning to the heat medium circulation path, and a branch path provided in the second branch path. A cooling means for cooling the heat medium passing through the heat medium, a first temperature detecting means for detecting the temperature of the heat medium or the hot platen in the heat medium circulation path, and a second temperature detecting means for detecting the temperature of the heat storage means , Based on the temperature detected by the first and second temperature detecting means, to the first and second branch paths And a circulation path control means for controlling the flow of medium. The circulation path control means causes the heat medium to flow through the first branch path when the cold press is started and accumulates heat in the heat storage means, and then when the hot press is started, the heat medium is supplied to the first branch path. The flow of the heat medium is controlled so that the heat medium is heated by the heat accumulated in the heat storage means.
上記の実施形態によれば、ホットプレス工程時に熱盤に供給された熱の一部をコールドプレス時に蓄熱手段に蓄熱させることによって熱盤の冷却を行い、次の被加工物のホットプレスを行う際は蓄熱手段に蓄熱された熱を熱盤に送って熱盤を加熱することが可能である。このため、一回の成形における廃熱量は、製品の成形に必要な熱量よりも蓄熱材の蓄熱量分だけ小さくなる。また、加熱手段の発熱量は蓄熱材の蓄熱量分だけ抑えられるため、加熱手段の消費エネルギー量の小さいプレス装置が実現される。 According to the above embodiment, the hot platen is cooled by storing a part of the heat supplied to the hot plate during the hot press process in the heat storage means during the cold press, and the next workpiece is hot pressed. At that time, it is possible to send the heat stored in the heat storage means to the hot platen to heat the hot platen. For this reason, the amount of waste heat in one molding is smaller than the amount of heat necessary for molding the product by the amount of heat stored in the heat storage material. In addition, since the heat generation amount of the heating means is suppressed by the heat storage amount of the heat storage material, a pressing device with a small energy consumption of the heating means is realized.
上記実施形態において、循環経路制御手段は、コールドプレスのために熱媒の温度を下げるときに、第1の分岐経路に熱媒を流した後、第2の分岐経路に熱媒を流すように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断したときに、熱媒を第1の熱媒分岐経路に流さないように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、ホットプレスのために熱媒の温度を上げるときに、第1の分岐経路に熱媒を流しているときは加熱手段を動作させず、第1の分岐経路に熱媒を流していないときに加熱手段を動作させるように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、熱媒と蓄熱手段との間での熱の移動を行うときは、熱媒循環経路を循環する熱媒の全てを第1の分岐経路に流すように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。 In the above embodiment, when the temperature of the heat medium is lowered for the cold press, the circulation path control means causes the heat medium to flow to the second branch path after flowing the heat medium to the first branch path. It is preferably configured to control the flow of the heat medium. Further, when the circulation path control means determines that the temperature of the heat medium or the heating plate in the heat medium circulation path and the temperature of the heat storage means are close to an equilibrium state, the heat medium is divided into the first heat medium branch. It is preferable to be configured to control the flow of the heating medium so as not to flow in the path. Further, the circulation path control means does not operate the heating means when raising the temperature of the heat medium for hot pressing and is flowing through the first branch path, and heats the first branch path. It is preferable that the heating means is operated when the medium is not flowing. In addition, the circulation path control means, when performing heat transfer between the heat medium and the heat storage means, allows the heat medium to flow through the first branch path so that all of the heat medium circulating in the heat medium circulation path flows through the first branch path. It is preferably configured to control the flow.
循環経路制御手段を上記のように構成すれば、蓄熱手段に蓄積される熱エネルギーを有効に利用することができる。 If the circulation path control means is configured as described above, the thermal energy accumulated in the heat storage means can be used effectively.
上記実施形態のプレス装置は、第1の分岐経路において蓄熱手段に設けられた第1の流量調整弁を更に備え、循環経路制御手段は、第1の流量調整弁の開度を制御することによって、第1の分岐経路に流す熱媒の流量を調整して蓄熱手段の温度を制御可能であることが好ましい。更に、循環経路制御手段は、熱盤の温度が成形温度に維持されている間に、前記第1の分岐経路に熱媒の一部が流れるように第1の流量調整弁の開度を制御する構成とすることが好ましい。 The press device of the above embodiment further includes a first flow rate adjustment valve provided in the heat storage means in the first branch path, and the circulation path control means controls the opening degree of the first flow rate adjustment valve. It is preferable that the temperature of the heat storage means can be controlled by adjusting the flow rate of the heat medium flowing through the first branch path. Furthermore, the circulation path control means controls the opening degree of the first flow rate adjustment valve so that a part of the heat medium flows through the first branch path while the temperature of the hot platen is maintained at the molding temperature. It is preferable to adopt a configuration to do so.
循環経路制御手段をこのように構成すれば、ホットプレスの開始から熱盤の温度が成形温度に達するまでの時間は短くなり、短時間でより多くの製品が製造可能となる。 If the circulation path control means is configured in this way, the time from the start of hot pressing until the temperature of the hot platen reaches the molding temperature is shortened, and more products can be manufactured in a short time.
上記実施形態のプレス装置は、熱盤の上流側の熱媒循環経路から分岐して冷却手段に向かう第3の分岐経路と、第3の分岐経路に設けられた第2の流量調整弁を更に備えていてもよい。この場合、循環経路制御手段は、第2の流量調整弁の開度を制御することによって、熱盤をバイパスして冷却手段に向かう熱媒の流量を調整するように構成されることが好ましい。更に、循環経路制御手段は、ホットプレス時には熱盤の温度が被加工物の成形温度に維持されるように第2の流量調整弁の開度を制御し、コールドプレス時には熱盤の温度が常温に維持されるように第2の流量調整弁の開度を制御するように構成されることが好ましい。 The press device of the above embodiment further includes a third branch path that branches from the heat medium circulation path on the upstream side of the hot platen and goes to the cooling means, and a second flow rate adjustment valve provided in the third branch path. You may have. In this case, it is preferable that the circulation path control means is configured to adjust the flow rate of the heat medium toward the cooling means, bypassing the hot platen, by controlling the opening of the second flow rate adjustment valve. Furthermore, the circulation path control means controls the opening degree of the second flow rate adjusting valve so that the temperature of the hot platen is maintained at the molding temperature of the workpiece during hot pressing, and the temperature of the hot platen is normal temperature during cold pressing. It is preferable to be configured to control the opening of the second flow regulating valve so as to be maintained.
循環経路制御手段をこのように構成すれば、熱盤を精度良く一定温度に保つことができる。 If the circulation path control means is configured in this way, the hot platen can be accurately maintained at a constant temperature.
また、循環経路制御手段は、ホットプレス時には熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度が被加工物の成形温度に到達するまでは第2の流量調整弁を完全に閉じ、コールドプレス時には熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度が常温に到達するまでは流量調整弁を完全に閉じるように構成されることが好ましい。 Further, the circulation path control means completely closes the second flow rate adjustment valve until the temperature of the heating medium or the heating plate in the heating medium circulation path reaches the molding temperature of the workpiece during hot pressing, and during cold pressing, It is preferable that the flow rate adjusting valve is completely closed until the temperature of the heating medium or the heating plate in the heating medium circulation path reaches room temperature.
循環経路制御手段をこのように構成すれば、熱盤の温度を急速に変化させて、成形温度又は常温に早く到達させることができる。 If the circulation path control means is configured in this way, the temperature of the hot platen can be rapidly changed to reach the molding temperature or normal temperature quickly.
本発明の一実施形態においては、加熱手段は熱盤に内蔵されたヒータである。 In one embodiment of the present invention, the heating means is a heater built in the heating platen.
この場合、加熱手段が熱盤内に収容されるため、加熱手段の設置スペースを別途確保する必要がなく、小型で簡素な構成のプレス装置が実現される。 In this case, since the heating means is accommodated in the hot platen, it is not necessary to separately secure a space for installing the heating means, and a compact and simple press device is realized.
本発明の別の実施形態においては、加熱手段は、熱盤の外部において熱媒を加熱可能なヒータである。 In another embodiment of the present invention, the heating means is a heater capable of heating the heat medium outside the hot platen.
この場合、使用するヒータの種類や寸法等の制約が緩和され、ヒータの選択肢が広がり、性能やコストにおいてより適したヒータを選択することが可能になる。 In this case, restrictions on the type and size of the heater to be used are alleviated, the heater options are expanded, and it becomes possible to select a heater more suitable in terms of performance and cost.
本発明の一実施形態において、蓄熱手段は、銅、アルミニウム、鉄の少なくとも一つを含む材料から形成された蓄熱板を有していてもよい。 In one embodiment of the present invention, the heat storage means may have a heat storage plate formed of a material containing at least one of copper, aluminum, and iron.
蓄熱手段として、このような簡素な構成の顕熱型熱交換器を採用すれば、安価で熱特性の良好な蓄熱手段が実現される。また、この場合、蓄熱板が断熱材に覆われていることが好ましい。断熱材により蓄熱板に蓄積された熱の発散が抑えられ、エネルギーの利用効率が更に向上する。 If a sensible heat type heat exchanger having such a simple configuration is employed as the heat storage means, an inexpensive heat storage means with good thermal characteristics can be realized. In this case, it is preferable that the heat storage plate is covered with a heat insulating material. The heat dissipation suppresses the divergence of the heat accumulated in the heat storage plate, further improving the energy utilization efficiency.
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態(基本例)に係るプレス装置101の概略構成を示したものである。プレス装置101は、プリプレグシートなどの樹脂材料と銅箔が積層された被加工物Sを平板状の熱盤間で加熱・加圧(ホットプレス)して、プリント配線基板等の製品を成形するプレス装置である。図1に示されるように、プレス装置101は、上下に並べられた3つの平板状の熱盤(上部熱盤123、中間熱盤124、及び下部熱盤125)を有している。上部熱盤123の下面、中間熱盤124の上面及び下面、並びに下部熱盤125の上面には、それぞれに被加工物Sを押しつけるためのプレス面が形成されている。隣接する2つの熱盤の対向するプレス面の間に被加工物Sが配置され、加熱された熱盤間で被加工物Sがホットプレスされて製品に成形される。なお、本実施形態においては中間熱盤124が1段であるため、同時にプレスできる被加工物Sの数は2枚である。しかしながら、別の実施形態においては、2段以上の中間熱盤124を上部熱盤123と下部熱盤125との間に設けて、3枚以上の被加工物Sを同時にプレス成形できるようにしてもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
上部熱盤123はクラウン定盤121の下面に、下部熱盤125はテーブル定盤122の上面に、それぞれ断熱材126を介して固定されている。テーブル定盤122は油圧シリンダ等の図示しない駆動手段によって上下方向に駆動されるようになっている。また、中間熱盤124は下部熱盤125に下方から支えられて上下に移動できるようになっている。テーブル定盤122を上昇(クラウン定盤121へ近接する方向に駆動)させると、被加工物Sが熱盤間でプレスされる。
The
被加工物Sは、プリプレグシートなどの樹脂材料を含み、樹脂材料の加工温度(樹脂材料が熱硬化性樹脂であれば硬化開始温度よりも高い所定範囲の温度、熱可塑性樹脂であれば例えばガラス転移温度よりも高い所定範囲の温度)でプレス成形される(ホットプレス工程)。また、ホットプレス後の高温の被加工物Sが常温に冷却されるまでに熱応力によって被加工物Sに反り等が生じないように、被加工物Sは熱盤間でプレスされたまま常温近くまで冷却される(コールドプレス工程)。この処理を行うために、本発明の第1実施形態に係るプレス装置101は、熱盤123、124、125の温度をホットプレス工程が行われる高温と常温に近い温度との間で制御可能になっている。
The workpiece S includes a resin material such as a prepreg sheet, and the processing temperature of the resin material (a temperature in a predetermined range higher than the curing start temperature if the resin material is a thermosetting resin, for example, glass if it is a thermoplastic resin) It is press-molded at a predetermined range higher than the transition temperature (hot pressing step). Further, the workpiece S is kept pressed between the hot plates at room temperature so that the workpiece S is not warped due to thermal stress until the hot workpiece S after hot pressing is cooled to room temperature. It is cooled to near (cold press process). In order to perform this processing, the
次に、熱盤123、124、125の温度制御機構について説明する。本発明の第1実施形態においては、熱盤の温度ムラ(プレス面上の不均一な温度分布)を抑えるために、各熱盤の内部にシリコーンオイル等の液体の熱媒が流れる流路が張り巡らされている。そのため、熱媒が高温部から熱を奪い、奪った熱を低温部に供給することになり、熱盤の温度ムラが抑えられる。また、各熱盤内に形成された流路内には、熱媒を加熱するためのヒータHが配置されている。第1実施形態においては、ヒータHにはカートリッジヒータが使用される。このようなカートリッジヒータを内蔵した熱盤には、例えば特開2002−153999号に記載されたものがある。
Next, the temperature control mechanism of the
ここで、熱媒循環流路に熱媒を循環させる機構について説明する。熱媒はポンプユニット131から供給される圧力によって熱媒循環流路内を循環する。熱媒循環流路の一部は、複数の流路に分岐されており、分岐された流路はそれぞれ対応する熱盤内を通過した後、再び合流してポンプユニット131に戻る。ポンプユニット131のポンプ出口131oと各熱盤123、124、125との間には、熱媒循環流路を分岐するための分岐ブロック141が設けられている。また、各熱盤123、124、125とポンプユニット131のポンプ入口131iとの間には、分岐された熱媒循環流路を再び合流させるための合流ブロック142が設けられている。各熱盤123、124、125の内部に形成された流路の両端は、それぞれ熱媒入口123i、124i、125i及び熱媒出口123o、124o、125oとして熱盤の外部に開口している。図1に示されるように、各熱盤の熱媒入口123i、124i、125iは、フレキシブルホースによって分岐ブロック141に設けられた複数の熱媒出口141oの各々に接続されている。同様に、各熱盤の熱媒出口123o、124o、125oは、フレキシブルホースによって合流ブロック142に設けられた複数の熱媒入口142iの各々に接続されている。また、ポンプユニット131のポンプ出口131oは分岐ブロック141の熱媒入口141iに、合流ブロック142の熱媒出口142oはポンプユニット131のポンプ入口131iに、それぞれ後述する各部材を介してステンレス製のパイプ等によって接続されている。すなわち、ポンプユニット131のポンプ出口131oから送り出された熱媒は、分岐ブロック141において複数(本実施例では3つ)の流れに分岐されてから、各熱盤123、124、125を通過し、合流ブロック142によって再び1本の流路に合流された後、ポンプユニット131のポンプ入口131iに戻される。
Here, a mechanism for circulating the heat medium in the heat medium circulation channel will be described. The heat medium circulates in the heat medium circulation channel by the pressure supplied from the
本発明の第1実施形態の基本例においては、合流ブロック142の熱媒出口142oは、三方切換弁151の入口151iに接続されている。三方切換弁151は、入口151iから導入される熱媒を第1出口151o1と第2出口151o2のいずれか一方から送り出すように切り換え可能な弁である。第2出口151o2には、後述する蓄熱手段132を経由してポンプユニット131に戻る蓄熱用分岐流路166が接続されている。また、第1出口151o1には、蓄熱手段132を経由せずにポンプユニット131に戻る熱媒循環流路が接続されている。すなわち、三方切換弁151によって、熱媒を蓄熱手段132に通すか否かを制御することができる。In the basic example of the first embodiment of the present invention, the heat medium outlet 142o of the confluence block 142 is connected to the
また、三方切換弁151の第1出口151o1とポンプ入口131iとの間には、第1分岐部161が設けられている。第1分岐部161からは、熱媒を冷却するためのクーラ133を経由してポンプユニット131に戻る冷却用分岐流路162が分岐されている。冷却用分岐流路162を流れる熱媒は、熱媒入口133iから熱媒出口133oへクーラ133を通過した後、第1合流部163にて熱媒循環流路に合流する。冷却用分岐流路162及び熱媒循環流路には、第1分岐部161の直後にそれぞれ第1ストップ弁152及び第2ストップ弁154が設けられている。すなわち、第1ストップ弁152及び第2ストップ弁154によって、熱媒をクーラ133に通すか否かを制御することができる。A
また、熱媒循環流路のポンプ出口131oと分岐ブロック141との間には、第2分岐部164が設けられている。第2分岐部164からは、クーラ133の熱媒入口133iに向かう温度調整用分岐流路165が分岐されている。温度調整用分岐流路165の中途には、ダイヤフラム弁153が配置されており、温度調整用分岐流路165を流れる熱媒の流量を調整できるようになっている。ダイヤフラム弁153が少しでも開いている場合は、ポンプ出口131oから送り出される熱媒の一部が第2分岐部164において温度調整用分岐流路165へ分流され、クーラ133によって冷却されて再びポンプ131に戻る。従ってダイヤフラム弁153の開度を調整することによって、熱盤123、124、125に供給する熱媒の温度を細かく調整することが可能になっている。
In addition, a
ここで、三方切換弁の入口151iから導入される熱媒が第1出口151o1から熱媒循環流路へ送り出されるように三方切換弁151が切り換えられている場合を考える。このとき、ダイヤフラム弁153を全閉にした状態で、第1ストップ弁152を開き、且つ第2ストップ弁154を閉じると、三方切換弁の第1出口151o1から送り出される熱媒は全て冷却用分岐流路162を経てクーラ133を通るため、熱媒は急速に冷却される。また、ダイヤフラム弁153が全閉であるため、ポンプユニット131によって送り出される低温の熱媒は全て熱盤123、124、125に供給され、熱盤は急速に冷却される。一方、第1ストップ弁152を閉じて、第2ストップ弁154を開いた状態では、三方切換弁151の第1出口151o1から出る熱媒は、クーラ133を通らず、従ってほとんど温度が低下しないままポンプ131に戻る。このように、第1ストップ弁152及び第2ストップ弁154は、熱盤の急速冷却を行うかどうかを切り換える際に使用される。Here, a case where the heat medium introduced from the
また、熱媒循環流路の第2ストップ弁154と第1合流部163との間には、第2合流部167が設けられている。この第2合流部167において、三方切換弁151の第2出口151o2から分岐された蓄熱用分岐流路166が熱媒循環流路に合流される。蓄熱用分岐流路166の中途には、蓄熱手段132が設けられており、蓄熱用分岐流路166を流れる熱媒と蓄熱手段132との間で熱の移動が可能になっている。Further, a
ここで、図2A及び2Bを参照して蓄熱手段132の構造を説明する。本発明の第1実施形態の蓄熱手段132は、蛇行した熱媒流路が内部に形成されたプレート状の部材である。図2Aは、流路が形成された面で切断した蓄熱手段132の概略断面図である。また、図2Bは、図2AにおけるI−I′断面で切断した概略断面図である。図2A及び2Bに示されるように、蓄熱手段132は、アルミニウムで形成された蓄熱板1322の周囲をウレタンフォームの断熱層1324で覆い、更にステンレスの保護板1326で囲った構造を有している。蓄熱板1322には蛇行した熱媒流路1320が形成されている。熱媒流路1320の両端の開口には、蓄熱用分岐流路166に接続するための短尺のパイプが取り付けられ、それぞれ入口132i及び出口132oとなっている。このように構成された本発明の第1実施形態の蓄熱手段132は、経済性及び加工性に優れた顕熱型の蓄熱手段となっている。
Here, the structure of the heat storage means 132 will be described with reference to FIGS. 2A and 2B. The heat storage means 132 of the first embodiment of the present invention is a plate-like member in which a meandering heat medium flow path is formed. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of the heat storage means 132 cut along the surface on which the flow path is formed. 2B is a schematic cross-sectional view taken along the line II ′ in FIG. 2A. 2A and 2B, the heat storage means 132 has a structure in which a
なお、蓄熱手段132の構成は、上記の第1実施形態のものに限定されない。例えば、蓄熱板1322の材料には、熱伝導率及び比熱の高い金属材料が適しており、例えば銅やアルミニウム、又は銅合金やアルミニウム合金を使用してもよい。ステンレス鋼を使用してもよい。また、第1実施形態の蓄熱板1322には、蛇行した1本の熱媒流路1320が形成されているが、複数の並列な熱媒流路1320が形成されてもよい。この場合、複数の熱媒流路1320の両端は、蓄熱板1322の内部または外部で分岐/合流する構成となる。また、この場合は、熱媒流路1320は蛇行させずに直線状に形成されてもよい。また、金属プレートの代わりに例えば中央部に管が形成された肉厚の金属ブロック(例えば円柱状や角柱状の金属ブロック)を使用してもよい。また、熱伝導率や比熱の高い他の固体材料(セラミックス等)や液体材料(水、シリコーンオイル等)から形成された顕熱型の蓄熱手段、或いは相変化時の潜熱によって蓄熱を行う潜熱型の蓄熱手段、顕熱型の蓄熱手段と潜熱型の熱交換手段とを組み合わせたもの等、他の形態の蓄熱手段を使用してもよい。また、断熱材の一部または全部を真空の空間に置き換えて、あるいは断熱材が充填された空間を真空引きすることにより、蓄熱手段に魔法瓶構造を導入してもよい。また、図2に示される蓄熱手段132の複数を直列又は並列に接続した構成としてもよい。
In addition, the structure of the heat storage means 132 is not limited to the thing of said 1st Embodiment. For example, a metal material with high thermal conductivity and specific heat is suitable for the material of the
熱盤123、124及び125には、温度センサ112が設けられている。同様に、蓄熱手段132には温度センサ114が設けられている。コントローラ110は、これらの温度センサ112、114が検出した温度に基づいて、三方切換弁151、第1ストップ弁152、第2ストップ弁154及びダイヤフラム弁153の制御を行い、熱盤の温度制御を行っている。
A
以上の構成のプレス装置101において、被加工物Sのプレスを行う手順について以下に説明する。図3は、本発明の第1実施形態の基本例におけるプレス処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下の説明及び図面において、プレス処理のステップを「S」と略記する。また、図4は、被加工物Sのプレスを行う際の熱盤及び蓄熱手段132の温度の時間変化を示すグラフである。図4のグラフの横軸が時間(T)を示し、縦軸が温度(t)を示す。図4において、熱盤の温度(すなわち、温度センサ112によって検出された温度)は実線で示され、蓄熱手段132の温度(すなわち、温度センサ114によって検出される温度)は破線で示されている。
A procedure for pressing the workpiece S in the
図4に示されるように、初期状態(T1)では、熱盤の温度は常温tLとなっており、一方蓄熱手段132の温度は、被加工物Sの成形温度tHに近い温度t1となっている。また、初期状態においては、熱盤123、124、125の内部のヒータHは動作していない。この初期状態からホットプレスを開始する際は、図5において太線で示されるような、蓄熱手段132を通る循環経路Rs(以下「蓄熱経路Rs」という。)を熱媒が循環するように各弁が制御される(図3:S101)。具体的には、コントローラ110は、入口151iから第2出口151o2へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、第1ストップ弁152を閉じ、さらにダイヤフラム弁153を全閉にする。このとき、熱媒は全て蓄熱用分岐流路166を経由しながら循環することになる。図4に示されるように、初期状態においては熱盤の温度は常温tLであり、熱媒循環流路を流れる熱媒の温度もまた常温tLに近い温度である。そして、蓄熱手段132の温度が常温よりも十分に高い温度t1であるため、蓄熱手段132から熱媒へ熱が移動し、熱媒の温度が上昇する。そして、熱媒が熱盤123、124、125を加熱するため、各熱盤の温度もまた、図4に示されるようにtLからt2に上昇する。一方、蓄熱手段132の温度は、熱媒に熱を奪われるため、t1からt2に低下する。As shown in FIG. 4, in the initial state (T 1 ), the temperature of the hot platen is normal temperature t L , while the temperature of the heat storage means 132 is a temperature t close to the molding temperature t H of the workpiece S. It is 1 . Further, in the initial state, the heater H inside the
そして、熱盤123、124、125が被加工物Sにプレス圧を加えるのに適した温度に到達すると、テーブル定盤122を上昇させて、熱盤間で被加工物をプレスする(図3:S102、S103)。
When the
蓄熱手段132から熱媒への熱の移動が続くと、熱盤123、124、125の温度と蓄熱手段132の温度が温度t2に近づき、蓄熱手段132から熱媒への熱の移動がほとんど無い平衡状態に近い状態となる(図4:T2)。熱盤123、124、125に設けられた温度センサ112及び蓄熱手段132に設けられた温度センサ114の検出結果から、熱盤と蓄熱手段の温度が平衡状態に近い状態になったとコントローラ110が判断すると、コントローラ110は、熱盤123、124、125に内蔵されたヒータHをオンにする(図3:S104、S105)と共に、図6において太線で示される循環経路Roを熱媒が循環するように各弁が制御される(図3:S106)。具体的には、コントローラ110は、入口151iから第1出口151o1へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、第2ストップ弁154を開ける。なお、このとき第1ストップ弁152及びダイヤフラム弁153は閉じたままである。この状態では、熱媒から積極的に熱を奪う装置を熱媒が通過しないため、ヒータHによって加熱された熱媒が熱盤を加熱し、図4に示されるように熱盤温度は上昇を続ける。一方、蓄熱手段132には熱媒が流れないため、蓄熱手段132の温度はほとんど変化しない。なお、コントローラ110は、例えば蓄熱手段132と熱盤との温度差が所定値(例えば5℃)以内となったとき、或いは熱盤の温度上昇速度や蓄熱手段132の温度低下速度が所定の閾値を下回ったときに、熱盤と蓄熱手段の温度が平衡状態に近い状態になったと判断する。When the movement of heat from the heat storage means 132 to the heat medium continues, the temperature of the temperature and the heat storage means 132 of the
そして、熱盤の温度が成形温度tHに到達すると(図4:T3)、コントローラ110は、循環経路Roを流れる熱媒の一部を図5において太線の一点鎖線で示された温度調整用分岐流路165を経てクーラ133を通る温度調整経路Rtに分流する(図3:S107、S108)。具体的には、コントローラ110は、各熱盤の温度を成形温度tHに維持するために、温度センサ112によって検出された熱盤の温度に基づいて、ダイヤフラム弁153の開度を調整することにより、温度調整経路Rtに流す熱媒の量を調整する。When the temperature of the hot platen reaches the molding temperature t H (FIG. 4: T 3 ), the
被加工物Sが成形温度tHで一定時間加熱された後(図4:T4)、コントローラ110は、被加工物Sをプレスしたまま熱盤123、124、125の温度を低下させ、コールドプレスを開始する。コールドプレスの開始時に、コントローラ110は、まず熱盤123、124、125に内蔵されたヒータHをオフにする(図3:S110)。次に、コントローラ110は、再び熱媒が循環する経路を図5に示される蓄熱経路Rsに切り替える(図3:S111)。具体的には、コントローラ110は、入口151iから第2出口151o2へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、さらにダイヤフラム弁153を全閉にする。このとき、第1ストップ弁152は閉じたままである。また、このとき熱媒は全て蓄熱用分岐流路166を経由して循環することになる。図4に示されるように、コールドプレス開始時においては、蓄熱手段132の温度は、熱盤の温度tHよりも低い温度t2であるため、熱媒から蓄熱手段132へ熱が移動し、熱媒の温度が降下する。そして、低温の熱媒が熱盤123、124、125を冷却するため、各熱盤の温度もまた、図4に示されるようにtHからt1に向かって降下する。一方、蓄熱手段132の温度は、熱媒によって加熱されるため、t2からt1に向かって上昇する。After the workpiece S is heated at the molding temperature t H for a certain time (FIG. 4: T 4 ), the
更に熱媒から蓄熱手段132への熱の移動が続くと、熱盤123、124、125の温度と蓄熱手段132の温度が温度t1に近づき、熱媒から蓄熱手段132への熱の移動がほとんど無い平衡状態に近い状態となる(図4:T5)。コントローラ110は、熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断すると、図7において太線で示される冷却経路Rcを熱媒が循環するように各弁を制御する(図3:S112、S113)。具体的には、コントローラ110は、熱盤123、124、125に設けられた温度センサ112及び蓄熱手段132に設けられた温度センサ114の検出結果から、熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断すると、入口151iから第1出口151o1へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御する。さらに、コントローラ110は、第1ストップ弁152を開け、第2ストップ弁154を閉じる。なお、このときダイヤフラム弁153は閉じたままである。この状態では、熱媒の全てが、冷却用分岐流路162を経てクーラ133に向かうため、熱媒は急速に冷却される。また、ダイヤフラム弁153が全閉であるため、ポンプユニット131によって送り出される低温の熱媒は全て熱盤123、124、125に送られ、熱盤は急速に冷却される。一方、蓄熱手段132には熱媒が流れないため、蓄熱手段132の温度はほとんど変化しない。なお、コントローラ110は、例えば蓄熱手段132と熱盤の温度差が所定値(例えば5℃)以内となったとき、或いは熱盤の温度低下速度や蓄熱手段132の温度上昇速度が所定の閾値を下回ったときに、熱盤と蓄熱手段の温度が平衡状態に近い状態になったと判断する。Further followed by heat transfer to the heat storage means 132 from the heating medium, the temperature and the temperature of the heat storage means 132 of the
そして、コントローラ110は、熱盤の温度が常温tLとなったことを検知すると(図4:T6)、再び熱媒が循環する経路を図6に示される循環経路Roに切り替えて、熱媒の一部を温度調整経路Rtに分流する(図3:S115)。具体的には、コントローラ110は、入口151iから第1出口151o1へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御すると共に、第1ストップ弁152を閉じ、第2ストップ弁154を開く。そして、熱盤の温度変化に基づいてダイヤフラム弁153の開度を調整し、各熱盤の温度を略常温tLに維持する。そして、常温tLにおいて一定時間プレスした後(図4:T7)、テーブル定盤122を降下させて、コールドプレスの完了した被加工物Sを取り出す(図3:S116、S117)。Then, the
以上説明した本発明の第1実施形態の基本例においては、熱盤及び蓄熱手段132の温度に基づいて三方切換弁151、第1ストップ弁152、第2ストップ弁154及びダイヤフラム弁153の制御を行っている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、熱媒循環流路中の熱媒の温度(例えば熱盤内の熱媒循環流路やポンプ131内の熱媒の温度)と蓄熱手段132の温度に基づいて上記の各弁151、152、153、154の制御を行う構成としてもよい。
In the basic example of the first embodiment of the present invention described above, the control of the three-
また、上記の本発明の第1実施形態の基本例においては、熱盤の温度が成形温度tHに維持されている間(図4におけるT3〜T4の間)には蓄熱手段132には熱媒が流れないようになっている。しかしながら、本発明は上記の構成に限定されるものではない。以下に説明する第1実施形態の2つの変形例では、ホットプレス時に蓄熱手段132に熱媒の一部を流すことによって蓄熱手段132を加熱可能となっている。なお、次の変形例1におけるプレス装置の構成は、三方切換弁151の代わりに三方ダイヤフラム弁151’が設けられている点を除いて上記の第1実施形態の基本例と同様であるため、詳しい説明は省略する。Further, in the basic example of the first embodiment of the present invention described above, the heat storage means 132 is provided while the temperature of the hot platen is maintained at the molding temperature t H (between T 3 and T 4 in FIG. 4). The heat medium does not flow. However, the present invention is not limited to the above configuration. In two modifications of the first embodiment described below, the heat storage means 132 can be heated by flowing a part of the heat medium through the heat storage means 132 during hot pressing. The configuration of the press device in the following
図8は、本発明の第1実施形態の変形例1における、熱盤の温度を成形温度tHに維持するための循環経路Roを示す図である。図8に示されるように、変形例1のプレス装置101’には、三方切換弁151の代わりに三方ダイヤフラム弁151’が設けられている。三方ダイヤフラム弁151’は、合流ブロック142の熱媒出口142oに接続された入口151i’、第1分岐部161に接続された第1出口151o1’、及び蓄熱用分岐流路166を介して蓄熱手段132に接続された第2出口151o2’を有している。三方ダイヤフラム弁151’は、第1出口151o1’から流れる熱媒の流量と、第2出口151o2’から流れる熱媒の流量の比を調整可能な弁である。なお、上記流量の比は、コントローラ110によって制御される。Figure 8 is a diagram showing the circulation path Ro to maintain in the modified example 1 of the first embodiment of the present invention, the temperature of the heating platen in the molding temperature t H. As shown in FIG. 8, the
図9は、変形例1のプレス装置101’によるプレス処理の手順を示すフローチャートである。また、図10は、被加工物Sのプレスを行う際の熱盤及び蓄熱手段132の温度の時間変化を示すグラフである。変形例1においては、熱盤の温度が成形温度tHに到達すると(図10:T3’)、コントローラ110は、循環経路Roを流れる熱媒の一部を図8において太線の一点鎖線で示された温度調整用分岐流路165を経てクーラ133を通る温度調整経路Rtに分流する(図9:S107、S108’)。具体的には、コントローラ110は、各熱盤の温度を成形温度tHに維持するために、温度センサ112によって検出された熱盤の温度に基づいて、ダイヤフラム弁153の開度を調整することにより、温度調整経路Rtに流す熱媒の量を調整する。FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the press process by the
さらに、コントローラ110は、三方ダイヤフラム弁151’の第1出口151o1’から流れる熱媒の流量と、第2出口151o2’から流れる熱媒の流量との比を調整し、循環経路Roを流れる熱媒の一部を図8において太線の二点鎖線で示された蓄熱用分岐流路166を通る蓄熱手段温度調整経路Rt1に分流し、分流された熱媒で蓄熱手段132を加熱する(図9:S108’)。これにより、各熱盤の温度が成形温度tHに維持されている間(図10:T3’〜T4’)に、蓄熱手段132の温度はt2a’からt2b’へ徐々に上昇し、ホットプレスの終了時間T4’において第1実施形態の基本例における温度t2よりも高い温度に到達する。そのため、時間T4における各熱盤と蓄熱手段132との温度差が小さくなり、平衡状態に早く到達する。また、ホットプレス後の平衡状態における蓄熱手段132の温度(すなわち蓄熱手段132の初期温度)t1’も第1実施形態の基本例における温度t1よりも高くなる。そのため、次のサイクルにおけるホットプレス前の平衡状態(時間T2)における温度t2a’も第1実施形態の基本例における温度t2よりも高くなり、各熱盤の温度が初期温度t1’から成形温度tHに到達するまでの時間(T3’−T2’)も短くなる。そして、熱盤の昇温及び降温に要する時間が全体として短縮されるため、変形例1のプレス装置101’によるプレス処理に掛かる時間(T1からT7に至るまでの時間)は、第1の実施形態の基本例のプレス装置101によるプレス処理に掛かる時間よりも短いものとなる。従って、変形例1の構成によれば、より多くの製品を短時間で製造可能となる。また、ホットプレス前の平衡状態における温度t2a’と成形温度tHとの差が小さくなるため、熱盤の昇温に使用する消費エネルギーが削減される。なお、蓄熱手段温度調整経路Rt1に分流する熱媒の割合は予め任意の値に設定可能である。Furthermore, the
また、時間T4’における蓄熱手段132の到達温度を設定することもできる。この場合、時間T4’までに蓄熱手段132が設定温度に到達するように、三方ダイヤフラム弁151’を制御して蓄熱手段温度調整経路Rt1へ分流する熱媒の割合が自動調整される。In addition, the temperature reached by the heat storage means 132 at time T 4 ′ can be set. In this case, the ratio of the heat medium to be diverted to the heat storage means temperature adjustment path Rt 1 is automatically adjusted by controlling the three-
また、蓄熱手段温度調整経路Rt1(すなわち蓄熱手段132)への熱媒の分流は、温度調整経路Rt(すなわちクーラ133)への熱媒の分流と同様に、熱媒の温度を下げる効果がある。そのため、蓄熱手段温度調整経路Rt1への熱媒の分流量の調整を、熱盤の温度調整に利用することもできる。クーラ133を使用した冷却により除去される熱は再利用できないが、蓄熱手段132を使用した冷却により除去される熱は再利用できるため、蓄熱手段132を利用した熱盤の温度調整はエネルギー効率が高い。Further, the diversion of the heat medium to the heat storage means temperature adjustment path Rt 1 (that is, the heat storage means 132) has the effect of lowering the temperature of the heat medium similarly to the diversion of the heat medium to the temperature adjustment path Rt (ie, the cooler 133). is there. Therefore, the adjustment of the partial flow rate of the heat medium to the heat storage means temperature adjustment path Rt 1 can also be used for the temperature adjustment of the hot platen. Although the heat removed by cooling using the cooler 133 cannot be reused, the heat removed by cooling using the heat storage means 132 can be reused. Therefore, the temperature adjustment of the hot platen using the heat storage means 132 is energy efficient. high.
以上のように、変形例1においては、三方ダイヤフラム弁151’を用いることにより、熱盤の温度が成形温度tHに維持されている間に蓄熱手段132を加熱可能となっている。次に説明する本発明の第1実施形態の変形例2は、変形例1と同様の効果を別の構成により達成する例である。As described above, in the first modification, the heat storage means 132 can be heated while the temperature of the hot platen is maintained at the molding temperature t H by using the three-
図11は、本発明の第1実施形態の変形例2における、熱盤の温度を成形温度tHに維持するための循環経路Roを示す図である。図11に示されるように、変形例2のプレス装置101”は、第1実施形態の基本例のプレス装置101と略同一の構成を有しているが、合流ブロック142から送り出される熱媒の一部を、三方切換弁151を迂回して蓄熱手段132に流すバイパス経路170が設けられ、このバイパス経路にダイヤフラム弁155が設けられている点で異なる。ダイヤフラム弁155は、バイパス経路170を流れる熱媒の流量を調整可能な弁である。なお、バイパス経路170は、三方切換弁151の前段に設けられる分岐点168と、蓄熱手段132の前段に設けられる合流点169とを連絡する。Figure 11 is a diagram showing the circulation path Ro to maintain in the modified example 2 of the first embodiment of the present invention, the temperature of the heating platen in the molding temperature t H. As shown in FIG. 11, the
図12は、変形例2のプレス装置101″によるプレス処理の手順を示すフローチャートである。なお、変形例2のプレス処理においても、図10に示されるグラフに従って熱盤及び蓄熱手段の温度が変化する。変形例2においては、熱盤の温度が成形温度tHに到達すると(図10:T3)、コントローラ110は、循環経路Roを流れる熱媒の一部を図11において太線の一点鎖線で示された温度調整用分岐流路165を経てクーラ133を通る温度調整経路Rtに分流して冷却する(図12:S107、S108”)。具体的には、コントローラ110は、各熱盤の温度を成形温度tHに維持するために、温度センサ112によって検出された熱盤の温度に基づいて、ダイヤフラム弁153の開度を調整することにより、温度調整経路Rtに流す熱媒の量を調整する。12 is a flowchart showing the procedure of the press process by the
さらに、コントローラ110は、ダイヤフラム弁155を流れる熱媒の流量を調整して、循環経路Roを流れる熱媒の一部を図11において太線の二点鎖線で示されたバイパス経路170及び蓄熱用分岐流路166の一部を通る蓄熱手段温度調整経路Rt2に分流し、分流された熱媒で蓄熱手段132を加熱する(図12:S108”)。蓄熱手段温度調整経路Rt2に分流する熱媒の割合は、ダイヤフラム弁155の制御により所定の値に調整される。なお、蓄熱手段温度調整経路Rt2に分流する熱媒の割合は予め任意の値に設定可能である。Further, the
また、時間T4’における蓄熱手段132の到達温度を設定することもできる。この場合、時間T4’までに蓄熱手段132が設定温度に到達するように、ダイヤフラム弁155を制御して蓄熱手段温度調整経路Rt2へ分流する熱媒の割合が自動調整される。In addition, the temperature reached by the heat storage means 132 at time T 4 ′ can be set. In this case, the ratio of the heat medium to be diverted to the heat storage means temperature adjustment path Rt 2 is automatically adjusted by controlling the
また、蓄熱手段温度調整経路Rt2への熱媒の分流量の調整を熱盤の温度調整に利用することもできる。Further, the adjustment of the flow rate of the heat medium to the heat storage means temperature adjustment path Rt 2 can be used for the temperature adjustment of the hot platen.
本発明の第1実施形態の基本例においては、熱盤123、124、125に内蔵されたカートリッジヒータHによって熱媒及び熱盤を加熱しているが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、他の方法で熱媒や熱盤を加熱してもよい。以下に説明する本発明の第2実施形態は、熱盤外部に設けられた外部ヒータシステムによって熱媒を加熱するものである。
In the basic example of the first embodiment of the present invention, the heating medium and the heating plate are heated by the cartridge heater H built in the
図13は、本発明の第2実施形態に係るプレス装置102の概略構成を示したものである。第2実施形態のプレス装置102においては、熱盤123、124、125内の熱媒循環流路内にはヒータHは内蔵されておらず、その代わりに熱盤外部の熱媒循環流路中に、具体的には第1分岐部161と第2合流部167との間に外部ヒータシステム134が設けられている。外部ヒータシステム134としては、例えば日本国特許公報第2709566号に記載されたものを適用することができる。本実施形態で使用される外部ヒータシステム134は、蛇行する管路内に複数本のカートリッジヒータH’を内蔵させたものである。プレス装置102の他の構成については、第1実施形態の基本例のプレス装置101(図1)と同様であるため、説明は省略する。
FIG. 13 shows a schematic configuration of a
上記構成の第2実施形態のプレス装置において、被加工物Sのプレスを行う手順について以下に説明する。図14は、本発明の第2実施形態に係るプレス処理の手順を示すフローチャートである。なお、第2実施形態においては、第1実施形態の基本例と同じく図4に示されるグラフに基づいて熱盤の温度調整が行われる。 The procedure for pressing the workpiece S in the press apparatus according to the second embodiment having the above-described configuration will be described below. FIG. 14 is a flowchart showing a press processing procedure according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the temperature of the hot platen is adjusted based on the graph shown in FIG. 4 as in the basic example of the first embodiment.
図4に示されるように、初期状態(T1)では、熱盤の温度は常温tLとなっており、一方蓄熱手段132の温度は、被加工物Sの成形温度tHに近い温度t1となっている。また、初期状態においては、外部ヒータシステム134は動作していない。この初期状態から、ホットプレスを開始する際は、図15において太線で示されるような、蓄熱手段132を通る蓄熱経路Rs’を熱媒が循環するように各弁が制御される(図14:S201)。具体的には、コントローラ110は、入口151iから第2出口151o2へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、第1ストップ弁152を閉じ、さらにダイヤフラム弁153を全閉にする。このとき、熱媒は全て蓄熱用分岐流路166を経由して循環することになる。図4に示されるように、初期状態においては熱盤の温度は常温tLであり、熱媒循環流路を流れる熱媒の温度もまた常温tLに近い温度である。そして、蓄熱手段132の温度が常温よりも十分に高い温度t1であるため、蓄熱手段132から熱媒へ熱が移動し、熱媒の温度が上昇する。そして、熱媒から熱盤123、124、125へ熱が移動するため、各熱盤の温度もまた、図4に示されるようにtLからt2に上昇する。一方、蓄熱手段132の温度は、熱媒に熱を奪われるため低下する。As shown in FIG. 4, in the initial state (T 1 ), the temperature of the hot platen is normal temperature t L , while the temperature of the heat storage means 132 is a temperature t close to the molding temperature t H of the workpiece S. It is 1 . In the initial state, the
そして、熱盤123、124、125が被加工物Sにプレス圧を加えるのに適した温度に到達すると、テーブル定盤122を上昇させて、熱盤間で被加工物をプレスする(図14:S202、S203)。
When the
蓄熱手段132から熱媒への熱の移動が続くと、熱盤123、124、125の温度と蓄熱手段132の温度が温度t2に近づき、蓄熱手段132から熱媒への熱の移動がほとんど無い平衡状態に近い状態となる(図4:T2)。熱盤123、124、125に設けられた温度センサ112及び蓄熱手段132に設けられた温度センサ114の検出結果から、熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったとコントローラ110が判断すると、コントローラ110は外部ヒータシステム134の発熱を開始させる(図14:S204、S205)と共に、図16において太線で示される循環経路Ro’を熱媒が循環するように各弁が制御される(図14:S206)。具体的には、コントローラ110は、入口151iから第1出口151o1へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、第2ストップ弁154を開ける。なお、このとき第1ストップ弁152及びダイヤフラム弁153は閉じたままである。この状態では、外部ヒータシステム134を通る循環経路Ro’のみを熱媒が循環するため、外部ヒータシステム134によって加熱された熱媒が熱盤を加熱し、図4に示されるように熱盤温度は上昇を続ける。一方、蓄熱手段132には熱媒が流れないため、蓄熱手段132の温度はほとんど変化しない。なお、コントローラ110は、例えば蓄熱手段132と熱盤の温度差が所定値(例えば5℃)以内となったとき、或いは熱盤の温度上昇速度や蓄熱手段132の温度低下速度が所定の閾値を下回ったときに、熱盤と蓄熱手段とが平衡状態に近い状態になったと判断する。When the movement of heat from the heat storage means 132 to the heat medium continues, the temperature of the temperature and the heat storage means 132 of the
そして、熱盤の温度が成形温度tHに到達すると(図4:T3)、コントローラ110は、循環経路Ro’を流れる熱媒の一部を図16において太線の一点鎖線で示された温度調整用分岐流路165を経てクーラ133を通る温度調整経路Rt’に分流する(図14:S207、S208)。具体的には、コントローラ110は、各熱盤の温度を成形温度tHに維持するために、温度センサ112によって検出された熱盤の温度に基づいてダイヤフラム弁153の開度を調整することにより、温度調整経路Rt’に流れる熱媒の量を調整する。When the temperature of the hot platen reaches the molding temperature t H (FIG. 4: T 3 ), the
被加工物Sが一定時間加熱された後(図4:T4)、コントローラ110は、被加工物Sをプレスしたまま熱盤123、124、125の温度を下げるコールドプレスを開始する。コールドプレス開始時に、コントローラ110は、まず外部ヒータシステム134による加熱を停止する(図14:S210)。次に、コントローラ110は、再び熱媒が循環する経路を図15に示される蓄熱経路Rs’に切り替える(図14:S211)。具体的には、コントローラ110は、入口151iから第2出口151o2へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、さらにダイヤフラム弁153を全閉にする。このとき、第1ストップ弁152は閉じたままである。すると、図15に示されるように、熱媒は全て蓄熱用分岐流路166を経由しながら循環することになる。図4に示されるように、コールドプレス開始時においては、蓄熱手段132の温度は熱盤の温度tHよりも低い温度t2であるため、熱媒から蓄熱手段132へ熱が移動し、熱媒の温度が降下する。そして、低温の熱媒が熱盤123、124、125を冷却するため、各熱盤の温度もまた、図4に示されるようにtHからt1に向かって降下する。一方、蓄熱手段132の温度は、熱媒によって加熱されるためt2からt1に上昇する。After the workpiece S is heated for a certain time (FIG. 4: T 4 ), the
更に熱媒から蓄熱手段132への熱の移動が続くと、熱盤123、124、125の温度と蓄熱手段132の温度が温度t1に近づき、熱媒から蓄熱手段132への熱の移動がほとんど無い平衡状態に近い状態となる(図4:T5)。コントローラ110は、平衡状態に近い状態になったと判断すると、図17において太線で示される冷却経路Rc’を熱媒が循環するように各弁を制御する(図14:S212、S213)。具体的には、熱盤123、124、125に設けられた温度センサ112及び蓄熱手段132に設けられた温度センサ114の検出結果から、熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったとコントローラ110が判断すると、入口151iから第1出口151o1へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御し、さらに第1ストップ弁152を開け、第2ストップ弁154を閉じる。なお、このときダイヤフラム弁153は閉じたままである。この状態では、熱媒が全て冷却用分岐流路162を経てクーラ133を通過するため、熱媒は急速に冷却される。また、ダイヤフラム弁153が全閉であるため、ポンプユニット131によって送り出される低温の熱媒は全て熱盤123、124、125に送られ、熱盤は急速に冷却される。一方、蓄熱手段132には熱媒が流れないため、蓄熱手段132の温度はほとんど変化しない。なお、コントローラ110は、例えば蓄熱手段132と熱盤との温度差が所定値(例えば5℃)以内となったとき、或いは熱盤の温度低下速度や蓄熱手段132の温度上昇速度が所定の閾値を下回ったときに、熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断する。Further followed by heat transfer to the heat storage means 132 from the heating medium, the temperature and the temperature of the heat storage means 132 of the
そして、コントローラ110は、熱盤の温度が常温tLとなったことを検知すると(図4:T6)、再び熱媒が循環する経路を図16に示される循環経路Ro’に切り替えて、熱媒の一部を温度調整経路Rt’に分流する(図14:S215)。具体的には、コントローラ110は、入口151iから第1出口151o1へ熱媒が流れるように三方切換弁を制御すると共に、第1ストップ弁152を閉じ、第2ストップ弁154を開く。そして、熱盤の温度変化に基づいてダイヤフラム弁153の開度を調整し、各熱盤の温度を略常温tLに維持する。そして、常温tLにおいて一定時間経過後(図4:T7)、テーブル定盤122を降下させて、コールドプレスの完了した被加工物Sが取り出される(図14:S216、S217)。When the
本発明の第2実施形態においては、熱媒を加熱するために電熱式のカートリッジヒータH’を利用した外部ヒータシステムを採用しているが、カートリッジヒータに替えて別の種類の電熱ヒータやボイラを用いた外部ヒータシステムを使用してもよい。 In the second embodiment of the present invention, an external heater system using an electrothermal cartridge heater H ′ is employed to heat the heat medium, but another type of electric heater or boiler is used instead of the cartridge heater. An external heater system using may be used.
また、本発明の第1実施形態の変形例1及び変形例2と同様に、合流ブロック142から流れる熱媒の一部を蓄熱手段132に送って蓄熱手段132を加熱可能な構成としてもよい。
Moreover, it is good also as a structure which can heat the thermal storage means 132 by sending a part of heat medium which flows from the confluence | merging
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上述した実施形態の構成に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記の各実施形態において、ホットプレス時に各熱盤の温度を成形温度tHに維持するためにクーラ133を使用しているが、蓄熱手段132を使用して温度調整を行うこともできる。このような処理は、例えば温度調整用分岐流路165を、冷却用分岐流路162の代わりに、蓄熱手段132の上流で蓄熱用分岐流路166と合流させる構成により実現可能である。The above is the description of the embodiment of the present invention. The present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the cooler 133 is used to maintain the temperature of each hot platen at the molding temperature t H during hot pressing, but the temperature can be adjusted using the heat storage means 132. . Such a process can be realized by, for example, a configuration in which the temperature adjusting
本発明の実施形態により、熱盤間で被加工物を加圧したまま該熱盤の温度を変化させてホットプレスとコールドプレスを連続して行うプレス装置が提供される。このプレス装置は、熱盤内に形成された流路から一部が構成され、該熱盤の温度を調整するための熱媒が循環する熱媒循環経路と、熱媒循環経路内に熱媒を循環させるポンプと、熱媒を加熱する加熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第1の分岐経路と、第1の分岐経路内に設けられ、第1の分岐経路を通過する熱媒との間で熱を交換する蓄熱手段と、熱媒循環経路から分岐して再び熱媒循環経路に戻る第2の分岐経路と、第2の分岐経路内に設けられ、第2の分岐経路を通過する熱媒を冷却する冷却手段と、熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度を検出する第1の温度検出手段と、蓄熱手段の温度を検出する第2の温度検出手段と、第1及び第2の温度検出手段によって検出された温度に基づいて、第1及び第2の分岐経路への熱媒の流れを制御する循環経路制御手段とを備えている。循環経路制御手段は、コールドプレスを開始する際に第1の分岐経路に熱媒を流して蓄熱手段に熱を蓄積させ、ホットプレスを開始する際に第1の分岐経路に熱媒を流して蓄熱手段に蓄積された熱により熱媒が加熱されるように熱媒の流れを制御することを特徴とする。
According to an embodiment of the present invention, there is provided a press apparatus that continuously performs hot press and cold press by changing the temperature of a hot plate while pressurizing a workpiece between the hot plates. This press apparatus is partially configured from a flow path formed in a heating plate, a heating medium circulation path through which a heating medium for adjusting the temperature of the heating plate circulates, and a heating medium in the heating medium circulation path. A pump that circulates the heating medium, a heating means that heats the heating medium, a first branch path that branches from the heating medium circulation path and returns to the heating medium circulation path, and is provided in the first branch path. A heat storage means for exchanging heat with the heat medium passing through the branch path, a second branch path that branches from the heat medium circulation path and returns to the heat medium circulation path, and a second branch path are provided. A cooling means for cooling the heat medium passing through the second branch path, a first temperature detecting means for detecting the temperature of the heat medium or the hot platen in the heat medium circulation path, and a first temperature detecting means for detecting the temperature of the heat storage means. Based on the temperatures detected by the two temperature detecting means and the first and second temperature detecting means. And a circulation path control means for controlling the flow of heat medium to 岐経 path. The circulation path control means causes the heat medium to flow through the first branch path when the cold press is started and accumulates heat in the heat storage means, and causes the heat medium to flow through the first branch path when the hot press is started. The flow of the heat medium is controlled so that the heat medium is heated by the heat accumulated in the heat storage means.
上記実施形態において、循環経路制御手段は、コールドプレスのために熱媒の温度を下げるときに、第1の分岐経路に熱媒を流した後、第2の分岐経路に熱媒を流すように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、熱媒循環経路内の熱媒又は熱盤の温度と蓄熱手段の温度とが平衡状態に近い状態になったと判断したときに、熱媒を第1の分岐経路に流さないように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、ホットプレスのために熱媒の温度を上げるときに、第1の分岐経路に熱媒を流しているときは加熱手段を動作させず、第1の分岐経路に熱媒を流していないときに加熱手段を動作させるように構成されることが好ましい。また、循環経路制御手段は、熱媒と蓄熱手段との間での熱の移動を行うときは、熱媒循環経路を循環する熱媒の全てを第1の分岐経路に流すように熱媒の流れを制御するように構成されることが好ましい。 In the above embodiment, when the temperature of the heat medium is lowered for the cold press, the circulation path control means causes the heat medium to flow to the second branch path after flowing the heat medium to the first branch path. It is preferably configured to control the flow of the heat medium. In addition, when the circulation path control means determines that the temperature of the heat medium or the heating plate in the heat medium circulation path and the temperature of the heat storage means are close to an equilibrium state, the heat medium is changed to the first branch path. It is preferable that the flow of the heat medium is controlled so as not to flow. Further, the circulation path control means does not operate the heating means when raising the temperature of the heat medium for hot pressing and is flowing through the first branch path, and heats the first branch path. It is preferable that the heating means is operated when the medium is not flowing. In addition, the circulation path control means, when performing heat transfer between the heat medium and the heat storage means, allows the heat medium to flow through the first branch path so that all of the heat medium circulating in the heat medium circulation path flows through the first branch path. It is preferably configured to control the flow.
Claims (14)
前記熱盤内に形成された流路から一部が構成された、該熱盤の温度を調整するための熱媒が循環する熱媒循環経路と、
前記熱媒循環経路内に熱媒を循環させるポンプと、
前記熱媒を加熱する加熱手段と、
前記熱媒循環経路から分岐して再び該熱媒循環経路に戻る第1の分岐経路と、
前記第1の分岐経路内に設けられ、該分岐経路を通過する熱媒との間で熱を交換する蓄熱手段と、
前記熱媒循環経路から分岐して再び該熱媒循環経路に戻る第2の分岐経路と、
前記第2の分岐経路内に設けられ、該分岐経路を通過する熱媒を冷却する冷却手段と、
前記熱媒循環経路内の熱媒又は前記熱盤の温度を検出する第1の温度検出手段と、
前記蓄熱手段の温度を検出する第2の温度検出手段と、
前記第1及び第2の温度検出手段によって検出された温度に基づいて、前記第1及び第2の分岐経路への熱媒の流れを制御する循環経路制御手段と
を備え、
前記循環経路制御手段は、前記コールドプレスを開始する際に前記第1の分岐経路に前記熱媒を流して前記蓄熱手段に熱を蓄積させ、次にホットプレスを開始する際に該第1の分岐経路に該熱媒を流して該蓄熱手段に蓄積された熱により該熱媒が加熱されるように該熱媒の流れを制御することを特徴とするプレス装置。A press device that continuously performs hot press and cold press by changing the temperature of the hot plate while pressing the work piece between the hot plates,
A heat medium circulation path in which a heat medium for adjusting the temperature of the hot plate is partially formed from a flow path formed in the hot plate;
A pump for circulating the heat medium in the heat medium circulation path;
Heating means for heating the heat medium;
A first branch path branched from the heat medium circulation path and returning to the heat medium circulation path;
Heat storage means provided in the first branch path and exchanging heat with a heat medium passing through the branch path;
A second branch path branched from the heat medium circulation path and returning to the heat medium circulation path;
A cooling means provided in the second branch path for cooling the heat medium passing through the branch path;
First temperature detecting means for detecting the temperature of the heating medium or the heating plate in the heating medium circulation path;
Second temperature detection means for detecting the temperature of the heat storage means;
Circulation path control means for controlling the flow of the heat medium to the first and second branch paths based on the temperatures detected by the first and second temperature detection means,
The circulation path control means causes the heat medium to flow through the first branch path when the cold press is started, accumulates heat in the heat storage means, and then starts the first press when the hot press is started. A press apparatus characterized by controlling the flow of the heat medium such that the heat medium flows through the branch path and the heat medium is heated by the heat accumulated in the heat storage means.
前記循環経路制御手段は、前記第1の流量調整弁の開度を制御することによって、前記第1の分岐経路に流す熱媒の流量を調整して前記蓄熱手段の温度を制御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。A first flow rate adjusting valve provided upstream of the heat storage means in the first branch path;
The circulation path control means controls the temperature of the heat storage means by adjusting the flow rate of the heat medium flowing through the first branch path by controlling the opening of the first flow rate adjustment valve. The press apparatus according to claim 1 or 2.
前記第3の分岐経路に設けられた第2の流量調整弁と、
を更に備え、
前記循環経路制御手段は、前記第2の流量調整弁の開度を制御することによって、前記熱盤をバイパスして前記冷却手段に向かう熱媒の流量を調整する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のプレス装置。A third branch path branched from the heat medium circulation path on the upstream side of the hot platen toward the cooling means;
A second flow rate regulating valve provided in the third branch path;
Further comprising
The said circulation path control means adjusts the flow volume of the heat medium which bypasses the said heat disc and goes to the said cooling means by controlling the opening degree of a said 2nd flow regulating valve. The press apparatus as described in any one of 7 to 7.
ことを特徴とする請求項9に記載のプレス装置。The circulation path control means completely closes the flow rate adjusting valve until the temperature of the heating medium or the hot platen in the heating medium circulation path reaches the molding temperature of the workpiece during the hot pressing, 10. The press device according to claim 9, wherein the flow rate adjusting valve is completely closed during pressing until the temperature of the heating medium in the heating medium circulation path or the temperature of the heating plate reaches room temperature.
The press apparatus according to claim 13, wherein the heat storage plate is covered with a heat insulating material.
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