KR20230149196A

KR20230149196A - 적층 성형 시스템, 적층 성형 시스템의 제어 방법 및 적층성형품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230149196A
Application number: KR1020220103090A
Authority: KR
Inventors: 타카유키 야마모토; 케이이치로우 수기사키; 켄지 후쿠모토; 나오키 우에다
Original assignee: 가부시끼가이샤 니혼 세이꼬쇼
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2022-08-18
Publication date: 2023-10-26
Also published as: CN116945454A; JP2023158893A; JP7097520B1; EP4265388A1; US20230330898A1; TW202342260A; KR20230149265A

Abstract

(과제)
적층성형품의 적층 성형을 양호하게 행할 수 있는 적층 성형 시스템의 제어 방법, 적층 성형 시스템 및 적층성형품의 제조 방법을 제공한다.
(해결 수단)
적층 성형 시스템(11)은 적어도 3기 이상의 프레스 장치(12, 13, 14)가 연속해서 설치되어 적층성형품(P)이 순차적으로 가압 성형되는 적층 성형 시스템(11)에 있어서, 감압 가능한 챔버(VC)와 탄성체 시트(43)로 이루어지는 가압면 또는 탄성체 시트로 이루어지는 가압면을 갖추고 서보모터(15)에 의한 구동력에 의해 적층성형품(P)이 가압되는 제1 프레스 장치(12)와, 금속제 프레스 플레이트(65)로 이루어지는 가압면을 갖추고 서보모터(16)에 의한 구동력에 의해 적층성형품(P)이 가압되는 제2 프레스 장치(13)와, 금속제 프레스 플레이트(85)로 이루어지는 가압면을 갖추고 서보모터(17)에 의한 구동력에 의해 적층성형품(P)이 가압되는 제3 프레스 장치(14)가 연속해서 설치된다.

Description

적층 성형 시스템, 적층 성형 시스템의 제어 방법 및 적층성형품의 제조 방법{LAMINATE MOLDING SYSTEM, METHOD FOR CONTROLLING LAMINATE MOLDING SYSTEM, AND METHOD FOR MANUFACTURING LAMINATE MOLDED ARTICLE}

본 발명은 적어도 3기 이상의 프레스 장치가 연속해서 설치되어 적층성형품이 순차적으로 가압 성형되는 적층 성형 시스템, 적층 성형 시스템의 제어 방법 및 적층성형품의 제조 방법에 관한 것이다.

적어도 3기 이상의 프레스 장치가 연속해서 설치되어 적층성형품이 순차적으로 가압 성형되는 적층 성형 시스템으로서는 특허문헌 1, 특허문헌 2에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1의 적층 성형 장치는 진공 라미네이터(1) 뒤에 제1 평탄화 프레스기(2)와 제2 평탄화 프레스기(3)를 갖추는 것이 기재되어 있다. 또 특허문헌 2의 적층 장치는 진공 적층 수단(1)과, 제1 평면 프레스 수단(2)과, 제2 평면 프레스 수단(3)을 갖추고 있는 것이 기재되어 있다. 그리고 제2 평면 프레스 수단(2)이 서보모터의 작동에 의해 한 쌍의 플레이트의 적어도 일방이 타방을 향하여 진퇴 가능하게 되어 있는 것이 기재되어 있다.

일본 특개 2002-120100호 공보 일본 특개 2020-28980호 공보

그러나 상기 특허문헌 1의 적층 성형 장치의 평탄화 프레스는 유압 실린더를 사용하는 것밖에 기재되어 있지 않았다. 한편 상기 특허문헌 2의 적층 장치는 진공 적층 장치와 제1 평면 프레스 수단은 유압에 의해 제어를 행하는 것이었다.

그 때문에 특허문헌 1 및 특허문헌 2는 최초의 진공 적층 장치에 있어서 정확한 압력 제어 또는 힘 제어를 행하는 것이 어렵다는 문제가 있었다. 또한 진공 적층 장치의 후공정에 설치되는 제1 평탄화 프레스기(2)나 제1 평면 프레스 수단(2)에 대해서도 유압 실린더로 작동시키는 것이므로, 정확한 압력 제어 또는 힘 제어를 행하는 것이 어렵고, 또 속도 제어를 포함하는 위치 제어를 행할 때도 정확한 위치 제어 등을 행하는 것이 어려웠다.

그 결과, 제2 평탄화 프레스기(3)나 제2 평면 프레스 수단(3)에 이르기까지의 각 단계에서 각각 어느 정도의 상태의 적층성형품을 성형할 것인가라는 컨트롤이 어려웠다. 그리고 어느 프레스 장치에 있어서 지나친 가압 등이 발생하면, 최종적인 적층성형품의 판두께 등의 품질도 안정되지 않는 일이 있었다. 그래서 본 발명에서는 적층성형품의 적층 성형을 양호하게 행할 수 있는 적층 성형 시스템, 적층 성형 시스템의 제어 방법 및 적층성형품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그 밖의 과제와 신규 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 분명하게 될 것이다.

본 발명의 적층 성형 시스템은, 적어도 3기 이상의 프레스 장치가 연속해서 설치되어 적층성형품이 순차적으로 가압 성형되는 적층 성형 시스템에 있어서, 감압 가능한 챔버와 탄성체 시트의 가압면을 갖추고 서보모터에 의한 구동력에 의해 적층성형품이 가압되는 제1 프레스 장치와, 금속제 프레스 플레이트의 가압면 또는 탄성체 시트로 이루어지는 가압면을 갖추고 서보모터에 의한 구동력에 의해 적층성형품이 가압되는 제2 프레스 장치와, 금속제 프레스 플레이트의 가압면을 갖추고 서보모터에 의한 구동력에 의해 적층성형품이 가압되는 제3 프레스 장치가 연속해서 설치된다.

상기 하나의 실시형태에 의하면, 적층성형품의 적층 성형을 양호하게 행할 수 있는 적층 성형 시스템, 적층 성형 시스템의 제어 방법 및 적층성형품의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시형태의 적층 성형 시스템의 개략 설명도이다.
도 2는 본 실시형태의 적층 성형 시스템의 제어 장치의 블록도이다.
도 3은 제1 프레스 장치에 의한 제1 프레스 공정과, 제2 프레스 장치에 의한 제2 프레스 공정에 있어서의 압력과 위치의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 4는 제3 프레스 장치에 의한 제3 프레스 공정에 있어서의 압력과 위치의 관계를 나타내는 그래프도이다.
도 5는 제2 프레스 장치에 의한 제2 프레스 공정의 제어를 나타내는 플로우차트도이다.
도 6은 제3 프레스 장치에 의한 제3 프레스 공정의 제어를 나타내는 플로우차트도이다.

본 발명의 제1 실시형태의 적층 성형 시스템(11)에 대해, 도 1을 참조하여 설명한다. 적층 성형 시스템(11)은 감압 가능한 챔버(VC)를 갖추고 구동원으로 서보모터(15)를 사용한 제1 프레스 장치(12)와, 제1 프레스 장치(12)의 후공정에 연속해서 설치되고, 구동원으로 서보모터(16)를 사용한 제2 프레스 장치(13)와, 제2 프레스 장치(13)의 후공정에 연속해서 설치되고, 구동원으로 서보모터(17)를 사용한 제3 프레스 장치(14)를 갖추고 있다. 따라서 본 발명에서는 적어도 2기 이상의 프레스 장치(12, 13, 14)가 연속해서 설치되어 있다.

또 적층 성형 시스템(11)은 제1 프레스 장치(12)의 전공정에 캐리어 필름 송출 장치(18)를 갖춤과 아울러 제3 프레스 장치(14)의 후공정에 캐리어 필름 권취 장치(19)를 갖추고 있다. 또한 적층 성형 시스템(11)은 제어 장치(20)를 갖추고 있다. 상기 제어 장치(20)는 제1 프레스 장치(12), 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14), 캐리어 필름 송출 장치(18) 및 캐리어 필름 권취 장치(19)에 접속되어 있어서 적층 성형 시스템(11) 전체의 제어를 행한다. 또 제어 장치(20)는 전공정의 프레스 장치(12, 13)의 적어도 가압 종료시에 적층성형품(P)의 판두께를 위치 센서에 의해 측정하여 기억 장치(106)에 기억시켜 상기 후공정의 프레스 장치(13, 14)의 제어에 사용하는 기능을 갖추고 있다. 또한 제어 장치(20)는 적층 성형 시스템(11)의 장치와 이격된 위치에 설치된 것이어도 된다. 일례로서는 동일한 건물 내에 있어서는 적층 성형 시스템(11)의 장치 부분과 제어 장치(20)는 통신선으로 접속되어 있으면 어떠한 거리여도 된다. 또 적층 성형 시스템(11)의 장치와 제어 장치는 무선 통신에 의해 접속되는 것이어도 된다. 그리고 다른 에리어에 있는 적층 성형 시스템(11)과 제어 장치(20)를 적어도 일부를 공용해도 된다. 또 적층 성형 시스템(11)의 제조 메이커에 제어 장치(20)에 적어도 일부를 갖게 하도록 해도 된다.

전공정으로부터 순서대로 우선 캐리어 필름 송출 장치(18)에 대해 설명한다. 요철을 가지는 기판과 적층 필름으로 이루어지는 적층성형품(P)의 이송 장치와 필름의 텐션 장치를 겸하는 캐리어 필름 송출 장치(18)는, 하측의 권출 롤(21) 및 종동 롤(22)을 갖추고 있다. 상기 권출 롤(21)로부터 권출된 하측 캐리어 필름(F1)은 종동 롤(22)의 부분에서 수평 상태로 방향이 변경된다. 하측 캐리어 필름(F1)이 수평 상태가 된 부분에, 전공정으로부터 포개져 보내져오는 상기 적층성형품(P)을 재치하는 재치 스테이지부(23)가 설치되어 있다. 또 캐리어 필름 송출 장치(18)는 상측의 권출 롤(24) 및 종동 롤(25)을 갖추고 있고, 상기 권출 롤(24)로부터 권출된 상측 캐리어 필름(F2)은 종동 롤(25)의 부분에서 적층성형품(P) 상에 포개진다. 이들 캐리어 필름(F1, F2)에 끼워져 적층성형품(P)이 이송된다. 그리고 제1 프레스 장치(12), 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14)에 있어서 순서대로 캐리어 필름(F1, F2)을 개재시켜 적층성형품(P)에 적층 성형이 행해졌을 때, 적층 필름의 부분이 용융하여 장치 부분에 부착되는 것을 방지한다. 또 캐리어 필름(F1, F2)의 사용은 특히 제2 프레스 장치(13)와 제3 프레스 장치(14)에 있어서는 적층성형품(1차 적층성형품과 2차 적층성형품)을 가압할 때 일정한 완충 작용이 부여된다는 이점도 있다.

이어서 캐리어 필름 송출 장치(18)의 후공정에 배치되는 제1 프레스 장치(12)에 대해 설명한다. 제1 프레스 장치(12)는 감압 가능한 챔버(VC)와 탄성체 시트(43)의 가압면을 갖추고 서보모터(15)에 의한 구동력에 의해 적층성형품이 가압된다. 제1 프레스 장치(12)는 감압 가능한 챔버(VC) 내에 있어서 적층성형품(P)을 가압하여, 1차 적층성형품으로 적층 성형하는 것이다. 제1 프레스 장치(12)는 하방에 설치된 대략 직사각형의 베이스반(31)과, 상기 베이스반(31)의 상방에 위치하는 대략 직사각형의 고정반인 상반(32)의 네 귀퉁이 근방의 사이에 각각 세워져 설치된 4개의 타이바(33)를 갖추고 있다. 그리고 제1 프레스 장치(12)는 대략 직사각형의 가동반인 하반(34)이 베이스반(31)과 상반(32) 사이에서 승강 이동 가능하게 되어 있다. 이들 제1 프레스 장치(12)의 베이스반(31), 상반(32), 하반(34) 및 타이바(33)의 간격은, 감압 가능한 챔버(VC)를 설치하기 위해서, 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14)의 상반이나 하반 등보다 크게 설치되는 케이스가 많다. 또 제1 프레스 장치(12)는 서보모터(15) 등의 전동 모터를 구동원으로 하는 것이며, 베이스반(31)에는 가압 기구의 구동 수단인 서보모터(15)가 부착되어 있다.

또 제1 프레스 장치(12)의 가압 기구에 대해, 서보모터(15)는 위치 센서인 로터리 인코더(35)를 갖춤과 아울러, 서보앰프(36)에 접속되고, 서보앰프(36)는 상기 제어 장치(20)에 접속되어 있다. 서보모터(15)의 구동축에는 도시하지 않는 감속기를 개재시켜 볼나사(37)가 접속되거나, 또는 상기 구동축 자체가 볼나사에 직접 접속되어 있다. 한편 하반(34)의 하면에는 볼나사 기구의 볼나사 너트(38)가 고정되고, 상기 볼나사(37)는 볼나사 너트(38)에 삽입통과되어 있다. 또한 하반(34)과 볼나사 너트(38) 사이에는 힘 검출 수단인 로드셀(39)이 부착되어 있다. 보다 상세하게는 볼나사 너트(38)는 볼나사(37)가 상방으로 이동 가능하도록 브래킷을 개재시켜 하반(34)에 부착되거나, 또는 하반(34)의 하면에 볼나사(38)가 삽입되는 오목부가 설치되어 있다. 브래킷을 개재시키는 경우에는, 브래킷과 볼나사 너트(38) 사이나, 브래킷과 하반(34) 사이에 로드셀(39)이 부착된다. 또한 로드셀(39)이 부착되는 부분은 프레스 공정의 가압력을 받는 부분이면 한정되지 않으며, 일례로서 서보모터(15)의 부착 부분이어도 된다. 또한 힘 검출 수단은 타이바(33)에 부착되는 타이바 센서 등이어도 된다.

상기 구조에 의해 제1 프레스 장치(12)는 서보모터(15)의 작동에 의해 하반(34)이 상반(32)에 대하여 승강되도록 되어 있다. 또한 제1 프레스 장치(12)의 볼나사 기구는 서보모터(15)의 구동축에 부착된 풀리와 볼나사(37)에 부착된 풀리 사이에 벨트가 걸쳐져 벨트를 개재시켜 구동력이 전달되는 것이어도 된다. 벨트를 사용한 것이나, 웜기어를 사용한 감속기를 사용한 것으로, 서보모터(15)의 길이 방향이 볼나사(37)와 직렬 방향으로 부착되지 않는 것은, 제1 프레스 장치(12)의 높이를 낮게 함에 있어서 유리하다. 제1 프레스 장치(12)는 금속 프레스 등과 비교하면, 하반(34)의 승강 스트로크는 비교적 작고, 가압 시간은 비교적 길므로, 서보모터(15)의 구동력의 전달 기구에 감속기, 벨트 등의 변속 기구를 사용하는 것이 바람직하다. 또 감속기를 사용한 경우와 벨트를 사용한 경우에서는 감속기를 사용한 경우 쪽이 소음, 벨트를 사용한 경우에 발생하는 분진 등의 점에서 유리한 경우가 많다. 또한 제1 프레스 장치(12)의 볼나사 기구는 베이스반(31)에 볼나사 너트가 회전이 자유롭게 부착되고, 볼나사가 승강하는 것이어도 된다. 또 볼나사(37)의 부분을 커버로 덮는 것에 의해 그리스의 확산을 방지할 수 있어 클린룸 내의 클린도 업에 기여한다.

또한 제1 프레스 장치(12)는 토글 기구, 크랭크 기구, 쐐기 기구 등의 배력 기구나 그것에 유사한 기구를 사용한 것이어도 된다. 또 상기한 예에서는 제1 프레스 장치(12)는 1기의 서보모터(15)를 사용한 가압 기구에 의해 가압 성형이 행해지는데, 2기, 3기, 4기 등 2기 이상의 복수의 서보모터(15) 또는 2기 이상의 볼나사 기구를 사용한 복수의 가압 기구가 갖추어진 것이어도 된다. 서보모터(15)가 2기인 경우에는, 가압 블록(40, 41)의 유효 가압면이 장방형인 경우, 그 긴변의 평행이 되는 중앙선을 따라 2기의 가압 기구를 설치하는 것이 바람직하다. 또 서보모터(15)가 4기인 경우, 타이바(33)의 부분이나 타이바(33)의 내측의 직사각형의 베이스반(31)의 대각선을 따라 각각 4기의 가압 기구를 설치하는 것이 바람직하다. 또한 서보모터(15) 이외에는 클로즈드 루프 제어 가능한 리니어 모터 등의 모터를 사용한 것이어도 된다. 또한 가압 기구는 유압 실린더를 사용한 것이어도 된다. 그리고 또 제1 프레스 장치(12)는 상기와 같은 가압 기구를 사용하여 하반(34)에 대해 상반(32)이 승강되는 것이어도 된다.

상반(32)의 측면과 하반(34)의 측면 사이에는 리니어 스케일(42) 등의 위치 센서가 서보모터(15)의 로터리 인코더(35)와는 별개로 부착되어 있다. 리니어 스케일(42)은 어느 일방의 반에 스케일(42a)이 부착되고, 타방의 반에 측정부인 슬라이더(42b)가 부착되어 있다. 상반(32)에 대한 하반(34)의 위치(거리)는 서보모터(15)의 로터리 인코더(35)로도 검출할 수 있다. 그러나 볼나사(37)와 볼나사 너트(38) 사이에는 약간의 백래시가 존재하고, 타이바(33)나 볼나사(37)에는 열팽창이 발생한다. 그 때문에 리니어 스케일(42)에 의해 직접적으로 가압 블록(40, 41) 사이의 거리, 상반(32)에 대한 하반(34)의 위치(대반간의 거리), 베이스반(31)과 하반(34) 사이의 거리 중 어느 하나를 측정하는 편이 바람직한 경우도 많다. 리니어 스케일(42) 등의 위치 센서의 분해능으로서는 일례로서 0.002mm 이하인 것이 바람직하고, 또한 0.001mm 이하로서 실용화되어 있는 분해능 0.0001mm나 분해능 0.000025mm 등 최소의 분해능의 단위 이상인 것이 한층 더 바람직하다.

제1 프레스 장치(12)에 부착되는 리니어 스케일(42) 등의 위치 센서는 1기 만이어도 되지만, 캐리어 필름(F1, F2)의 진행 방향에 대하여 상반(32)과 하반(34)의 양측 측면에 1기씩 합계 2기, 또는 2기씩 합계 4기를 부착해도 된다. 그리고 캐리어 필름(F1, F2)의 진행 방향을 따라 2기의 가압 기구가 설치되는 경우에는, 캐리어 필름(F1, F2)의 진행 방향과 평행하게 되는 일측 측면에 있어서, 일방의 가압 기구가 있는 위치에 대응하여 1기의 위치 센서가 설치된다. 또 캐리어 필름(F1, F2)의 진행 방향과 평행하게 되는 타측 측면에 있어서 타방의 가압 기구가 있는 위치에 대응하여 또 다른 1기의 위치 센서가 설치된다. 또 양측 측면에 합계 4기의 위치 센서를 부착함과 아울러 4기의 서보모터를 설치하는 경우에는, 각각의 위치 센서에 의해 서보모터를 제어함으로써, 상반(32)에 대한 하반(34)의 평행도를 검출하여 상반(32)에 대하여 하반(34)이 평행하게 되도록 제어할 수 있다. 또는 위치 센서를 설치하는 위치는 가압 블록(40)과 가압 블록(41)을 접속하는 위치나, 베이스반(31)과 하반(34)을 접속하는 위치여도 된다. 또한 제1 프레스 장치(12)는 하반(34)의 위치가 기계설계상의 하강 한계점이나 상승 한계점을 넘지 않도록 하는 등의 목적으로 도시하지 않는 리미트 스위치 또는 근접 스위치 등의 위치를 검출 가능한 세이프티 스위치를 갖추는 것이 일반적이다.

제1 프레스 장치(12)의 상반(32)과 하반(34)의 각 대향면에는 도시하지 않는 단열판을 개재시켜 가압 블록(40)과 가압 블록(41)이 각각 부착되어 있다. 가압 블록(40, 41)의 구조는 각각 거의 동일하므로, 일방의 가압 블록(40)에 대해 설명한다. 가압 블록(40)은 카트리지 히터(47) 등의 온도 제어 수단이 내부에 설치되거나, 표면에 러버 히터 등이 설치되어 있다. 가압 블록(40)의 표면에는 내열성의 고무막으로 이루어지는 탄성체 시트(43)가 붙여지고 두께가 얇은 금속제 플레이트(44)가 부착되어 있다. 상기에 있어서 탄성체 시트(43)는 실리콘 고무나 불소 고무 등의 내열성 고무로 이루어지고, 두께는 0.2mm 내지 5.0mm이다. 그리고 상기 탄성체 시트(43)가 가압면을 구성한다.

이어서 제1 프레스 장치(12)의 감압 가능한 챔버(VC)의 구성에 대해 설명한다. 상반(32)에 있어서의 가압 블록(41)이 부착된 부분의 주위의 부분에는 챔버(VC)의 일부를 구성하기 위한 상측의 외측 프레임부(45)가 하방을 향하여 부착되어 있다. 또 하반(34)의 가압 블록(40)이 부착된 부분의 주위의 부분에는 챔버(VC)의 일부를 구성하기 위한 하측의 외측 프레임부(46)가 상방을 향하여 부착되어 있다. 그리고 상기 외측 프레임부(45)의 맞닿음면과, 상기 외측 프레임부(46)의 맞닿음면이 맞닿았을 때 내부에 챔버(VC)가 형성 가능하게 되어 있다. 또한 적어도 일방의 외측 프레임부(45) 등은 스프링이나 고무 등의 탄성체를 사용함으로써 높이가 변경 가능하게 되어 있다. 또 적어도 일방의 외측 프레임부(46) 등의 맞닿음면에는 O링 등의 시일 부재가 부착되어 있다. 또한 챔버(VC)를 형성하는 부재는 고무제의 벨로우즈 등 별개의 수단이어도 된다. 또한 가압 기구의 서보모터(15)의 구동에 의해 챔버(VC)가 구성되는 것이 아니라, 챔버(VC)를 구성하는 부재의 작동 기구와, 적층성형품(P)의 가압 기구는 별개의 기구로 이루어지는 것이어도 된다. 제1 프레스 장치(12)의 챔버(VC)는 관로를 통하여 도시하지 않는 진공 펌프에 접속되고, 챔버(VC) 내의 대기를 흡인하여 진공 상태의 챔버(VC)가 형성 가능하게 되어 있다. 따라서 제1 프레스 장치(12)는 진공 적층 장치를 구성한다. 또한 본 발명에 있어서 감압 가능한 상태의 챔버(VC)의 진공도는 한정되지 않는다.

이어서 상기 제1 프레스 장치(12)의 후공정에 직렬 방향으로 연속해서 배열설치되는 제2 프레스 장치(13)에 대해 설명한다. 제2 프레스 장치(13)는 금속제 프레스 플레이트(65)의 가압면을 갖추고 서보모터(16)에 의한 구동력에 의해 적층성형품(P)이 가압된다. 제2 프레스 장치(13)는 제1 프레스 장치(12)로 가압 성형되어 요철부를 가지는 기판과 적층 필름으로 이루어져 적층 필름의 측에 요철이 남은 상태의 적층성형품(P)(1차 적층성형품)을 추가로 가압하여 보다 평탄한 적층성형품(P)(2차 적층성형품)으로 가압 성형하는 것이다. 제2 프레스 장치(13)는 하방에 설치된 대략 직사각형의 베이스반(51)과, 상기 베이스반(51)의 상방에 위치하는 대략 직사각형의 고정반인 상반(52)의 네 귀퉁이 근방의 사이에 각각 세워져 설치된 4개의 타이바(53)를 갖추고 있다. 그리고 제2 프레스 장치(13)는 대략 직사각형의 가동반인 하반(54)이 베이스반(51)과 상반(52) 사이에서 승강 이동 가능하게 되어 있다. 또 제2 프레스 장치(13)는 서보모터(16) 등의 전동 모터를 구동원으로 하는 것이며, 베이스반(51)에는 가압 기구의 구동 수단인 서보모터(16)가 부착되어 있다.

또 제2 프레스 장치(13)의 가압 기구에 대해, 서보모터(16)는 로터리 인코더(55)를 갖춤과 아울러, 서보앰프(56)에 접속되고, 서보앰프(56)는 상기 제어 장치(20)에 접속되어 있다. 서보모터(16)의 구동축에는 도시하지 않는 감속기를 개재시켜 볼나사(57)가 접속되거나, 또는 상기 구동축 자체가 볼나사(57)에 직접 접속되어 있다. 한편 하반(54)의 하면에는 볼나사 기구의 볼나사 너트(58)가 고정되고, 상기 볼나사(57)는 볼나사 너트(58)에 삽입통과되어 있다. 또한 하반(54)과 볼나사 너트(58) 사이에는 힘 검출 수단인 로드셀(59)이 부착되어 있다. 보다 상세하게는 볼나사 너트(58)는 볼나사(57)가 상방으로 이동 가능하도록 브래킷을 개재시켜 하반(54)에 부착되거나, 또는 하반(54)의 하면에 볼나사(58)가 삽입되는 오목부가 설치되어 있다. 브래킷을 개재시키는 경우에는, 브래킷과 볼나사 너트(58) 사이나, 브래킷과 하반(54) 사이에 로드셀(59)이 부착된다. 또한 로드셀(59)이 부착되는 부분은 프레스 공정의 가압력을 받는 부분이면 한정되지 않으며, 일례로서 서보모터(16)의 부착 부분이어도 된다. 또한 힘 검출 수단은 타이바(53)에 부착되는 타이바 센서 등이어도 된다.

상기 구조에 의해 제2 프레스 장치(13)는 서보모터(16)의 작동에 의해 하반(54)이 상반(52)에 대하여 승강되도록 되어 있다. 또한 제2 프레스 장치(13)의 볼나사 기구는 서보모터(16)의 구동축에 부착된 풀리와 볼나사(57)에 부착된 풀리 사이에 벨트가 걸쳐져 벨트를 개재시켜 구동력이 전달되는 것이어도 된다. 벨트를 사용한 것이나 웜기어를 사용한 감속기를 사용한 것으로, 서보모터(16)의 길이 방향이 볼나사(57)와 직렬 방향으로 부착되지 않는 것은, 제2 프레스 장치(13)의 높이를 낮게 함에 있어서 유리하다. 제2 프레스 장치(13)는 금속 프레스 등과 비교하면, 하반(54)의 승강 스트로크는 비교적 작고, 가압 시간은 비교적 길므로, 서보모터(16)의 구동력의 전달 기구에 감속기, 벨트 등의 변속 기구를 사용하는 것이 바람직하다. 또 감속기를 사용한 경우와 벨트를 사용한 경우에서는 감속기를 사용한 경우 쪽이 소음, 벨트를 사용한 경우에 발생하는 분진 등의 점에서 유리한 경우가 많다. 또한 제2 프레스 장치(13)의 볼나사 기구는 베이스반(51)에 볼나사 너트가 회전이 자유롭게 부착되고, 볼나사가 승강하는 것이어도 된다. 또 볼나사(57)의 부분을 커버로 덮는 것에 의해 그리스의 확산을 방지할 수 있어 클린룸 내의 클린도 업에 기여한다. 또한 제2 프레스 장치(13)는 토글 기구, 크랭크 기구, 쐐기 기구 등의 배력 기구나 그것에 유사한 기구를 사용한 것이어도 된다. 또 상기한 예에서는 제2 프레스 장치(13)는 1기의 서보모터(16)를 사용한 가압 기구에 의해 가압 성형이 행해지는데, 2기, 3기, 4기 등 2기 이상의 서보모터(16) 또는 2기 이상의 볼나사 기구를 사용한 가압 기구여도 된다. 또한 서보모터 이외에는 클로즈드 루프 제어 가능한 리니어 모터 등의 모터를 사용한 것이어도 된다. 또한 가압 기구는 유압 실린더를 사용한 것이어도 된다. 그리고 또 제2 프레스 장치(13)는 상기와 같은 가압 기구를 사용하여 하반(54)에 대해 상반(52)이 승강되는 것이어도 된다.

상반(52)의 측면과 하반(54)의 측면 사이에는 위치 센서인 리니어 스케일(62)이 서보모터(16)의 로터리 인코더(55)와는 별개로 부착되어 있다. 리니어 스케일(62)은 어느 일방의 반에 스케일(62a)이 부착되고, 타방의 반에 측정부인 슬라이더(62b)가 부착되어 있다. 상반(52)에 대한 하반(54)의 위치(거리)는 서보모터(16)의 로터리 인코더(55)로도 검출할 수 있다. 그러나 볼나사(57)와 볼나사 너트(58) 사이에는 약간의 백래시가 존재하고, 타이바(53)나 볼나사(57)에는 열팽창이 발생한다. 그 때문에 리니어 스케일(62)에 의해 직접적으로 가압 블록(60, 61) 사이의 거리, 상반(52)에 대한 하반(54)의 위치(대반간의 거리), 베이스반(51)과 하반(54) 사이의 거리 중 어느 하나를 측정하는 편이 바람직한 경우도 많다. 리니어 스케일(62) 등의 위치 센서의 분해능으로서는 일례로서 0.002mm 이하인 것이 바람직하고, 또한 0.001mm 이하로서 실용화되어 있는 분해능 0.0001mm나 분해능 0.000025mm 등 최소의 분해능의 단위 이상인 것이 한층 더 바람직하다.

제2 프레스 장치(13)에 부착되는 리니어 스케일(62) 등의 위치 센서는 1기 만이어도 되지만, 캐리어 필름(F1, F2)의 진행 방향에 대하여 상반(52)과 하반(54)의 양측 측면에 1기씩 합계 2기, 또는 2기씩 합계 4기를 부착해도 된다. 그리고 양측 측면에 합계 4기의 위치 센서를 부착함과 아울러 4기의 서보모터를 설치하고, 각각의 위치 센서에 의해 서보모터를 제어함으로써, 상반(52)에 대한 하반(54)의 평행도를 검출하여 상반(52)에 대하여 하반(54)이 평행하게 되도록 제어할 수 있다. 또는 위치 센서를 설치하는 위치는 가압 블록(60)과 가압 블록(61)을 접속하는 위치나, 베이스반(51)과 하반(54)을 접속하는 위치여도 된다. 또한 제2 프레스 장치(13)는 하반(34)의 위치가 기계설계상의 하강 한계점이나 상승 한계점을 넘지 않도록 하는 등의 목적으로 도시하지 않는 리미트 스위치 또는 근접 스위치 등의 위치를 검출 가능한 세이프티 스위치를 갖추는 것이 일반적이다.

제2 프레스 장치(13)의 상반(52)과 하반(54)의 각 대향면에는 도시하지 않는 단열판을 개재시켜 가압 블록(60, 61)이 각각 부착되어 있다. 가압 블록(60, 61)의 구조는 각각 거의 동일하므로, 일방의 가압 블록(60)에 대해 설명한다. 가압 블록(60)은 카트리지 히터(63) 등의 온도 제어 수단이 내부에 설치되거나, 표면에 러버 히터 등이 설치되어 있다. 가압 블록(60)의 표면에는 고무, 수지 필름, 섬유 시트 등의 완충재(64)가 부착되어 있다. 상기 완충재(64)의 두께는 일례로서 0.05mm 내지 3.00mm이다. 그리고 상기 완충재(64)의 표면에는 일례로서 0.2mm 내지 3.00mm의 판두께의 탄성 변형 가능한 스테인레스 등의 재질로 이루어지는 금속제 프레스 플레이트(65)가 부착되어 있다. 그리고 상기 금속제 프레스 플레이트(65)의 완충재(64)와 접하는 면의 반대측의 표면이 가압면으로 되어 있다.

또한 제2 프레스 장치(13)의 가압면을 구성하는 부재는 실리콘 고무나 불소 고무 시트 등의 내열성을 갖춘 탄성체 시트여도 된다. 그 경우, 탄성체 시트의 경도(쇼어 A 경도)는 이것에 한정되는 것은 아니지만 일례로서 30 내지 80, 보다 바람직하게는 40 내지 70인 것이 사용된다. 또 도 1에 있어서는 제2 프레스 장치(13)는 진공 상태로 하는 것이 가능한 챔버를 갖추고 있지 않지만, 제1 프레스 장치(12)와 마찬가지로 진공 상태로 하는 것이 가능한 챔버를 갖추고, 진공 챔버 내에서 가압 성형을 행하는 것이어도 된다.

이어서 상기 제2 프레스 장치(13)의 후공정에 직렬 방향으로 연속해서 배열설치되는 제3 프레스 장치(14)에 대해 설명한다. 제3 프레스 장치(14)는 금속제 프레스 플레이트(85)의 가압면을 갖추고 서보모터(17)에 의한 구동력에 의해 적층성형품(P)이 가압된다. 제3 프레스 장치(14)는 제2 프레스 장치(13)로 가압 성형되어 적층 필름의 측에 요철이 약간 남아있는 상태거나 이미 평탄하게 된 상태의 적층성형품(P)(2차 적층성형품)을 추가로 가압하여 보다 허용 범위 내의 평탄한 최종의 적층성형품(P)(3차 적층성형품)으로 가압 성형하는 것이다. 제3 프레스 장치(14)의 구성은 기본적으로는 제2 프레스 장치(13)와 동일하다. 제3 프레스 장치(14)는 하방에 설치된 대략 직사각형의 베이스반(71)과, 상기 베이스반(71)의 상방에 위치하는 대략 직사각형의 고정반인 상반(72)의 네 귀퉁이 근방의 사이에 각각 세워져 설치된 4개의 타이바(73)를 갖추고 있다. 그리고 제3 프레스 장치(14)는 대략 직사각형의 가동반인 하반(74)이 베이스반(71)과 상반(72) 사이에서 승강 이동 가능하게 되어 있다. 또 제3 프레스 장치(14)는 서보모터(17) 등의 전동 모터를 구동원으로 하는 것이며, 베이스반(71)에는 가압 기구의 구동 수단인 서보모터(17)가 부착되어 있다.

또 제3 프레스 장치(14)의 가압 기구에 대해, 서보모터(17)는 로터리 인코더(75)를 갖춤과 아울러, 서보앰프(76)에 접속되고, 서보앰프(76)는 상기 제어 장치(20)에 접속되어 있다. 서보모터(17)의 구동축에는 도시하지 않는 감속기를 개재시켜 볼나사(77)가 접속되거나, 또는 상기 구동축 자체가 볼나사(77)에 직접 접속되어 있다. 한편 하반(54)의 하면에는 볼나사 기구의 볼나사 너트(78)가 고정되고, 상기 볼나사(77)는 볼나사 너트(78)에 삽입통과되어 있다. 또한 하반(74)과 볼나사 너트(78) 사이에는 힘 검출 수단인 로드셀(79)이 부착되어 있다. 보다 상세하게는 볼나사 너트(78)는 볼나사(77)가 상방으로 이동 가능하도록 브래킷을 개재시켜 하반(74)에 부착되거나, 또는 하반(74)에 볼나사(78)가 삽입되는 오목부가 설치되어 있다. 브래킷을 개재시키는 경우에는, 브래킷과 볼나사 너트(78) 사이나, 브래킷과 하반(74) 사이에 로드셀(79)이 부착된다. 또한 로드셀(79)이 부착되는 부분은 프레스 공정의 가압력을 받는 부분이면 한정되지 않으며, 일례로서 서보모터(16)의 부착 부분이어도 된다. 또한 힘 검출 수단은 타이바(73)에 부착되는 타이바 센서 등이어도 된다.

상기 구조에 의해 제3 프레스 장치(14)는 서보모터(17)의 작동에 의해 하반(74)이 상반(72)에 대하여 승강되도록 되어 있다. 또한 제3 프레스 장치(14)의 볼나사 기구는 서보모터(17)의 구동축에 부착된 풀리와 볼나사(77)에 부착된 풀리 사이에 벨트가 걸쳐져 벨트를 개재시켜 구동력이 전달되는 것이어도 된다. 벨트를 사용한 것이나 웜기어를 사용한 감속기를 사용한 것으로, 서보모터(17)의 길이 방향이 볼나사(57)와 직렬 방향으로 부착되지 않는 것은, 제3 프레스 장치(14)의 높이를 낮게 함에 있어서 유리하다. 제3 프레스 장치(14)는 금속 프레스 등과 비교하면, 하반(74)의 승강 스트로크는 비교적 작고, 가압 시간은 비교적 길므로, 서보모터(17)의 구동력의 전달 기구에 감속기, 벨트 등의 변속 기구를 사용하는 것이 바람직하다. 또 감속기를 사용한 경우와 벨트를 사용한 경우에서는 감속기를 사용한 경우 쪽이 소음, 벨트를 사용한 경우에 발생하는 분진 등의 점에서 유리한 경우가 많다. 또한 제3 프레스 장치(14)의 볼나사 기구는 베이스반(71)에 볼나사 너트가 회전이 자유롭게 부착되고, 볼나사가 승강하는 것이어도 된다. 또 볼나사(77)의 부분을 커버로 덮는 것에 의해 그리스의 확산을 방지할 수 있어 클린룸 내의 클린도 업에 기여한다. 또한 제3 프레스 장치(14)는 토글 기구, 크랭크 기구, 쐐기 기구 등의 배력 기구나 그것에 유사한 기구를 사용한 것이어도 된다. 또 상기한 예에서는 제3 프레스 장치(14)는 1기의 서보모터(17)를 사용한 가압 기구에 의해 가압 성형이 행해지는데, 2기, 3기, 4기 등 2기 이상의 서보모터(17) 또는 2기, 3기, 4기 등 2기 이상의 볼나사 기구를 사용한 가압 기구여도 된다. 또한 서보모터 이외에는 클로즈드 루프 제어 가능한 리니어 모터 등의 모터를 사용한 것이어도 된다. 또한 가압 기구는 유압 실린더를 사용한 것이어도 된다. 그리고 또 제3 프레스 장치(14)는 상기와 같은 가압 기구를 사용하여 하반(74)에 대해 상반(72)이 승강되는 것이어도 된다.

상반(72)의 측면과 하반(74)의 측면 사이에는 위치 센서인 리니어 스케일(82)이 서보모터(17)의 로터리 인코더(75)와는 별개로 부착되어 있다. 리니어 스케일(82)은 어느 일방의 반에 스케일(82a)이 부착되고, 타방의 반에 측정부인 슬라이더(82b)가 부착되어 있다. 상반(72)에 대한 하반(74)의 위치(거리)는 서보모터(17)의 로터리 인코더(75)로도 검출할 수 있다. 그러나 볼나사(77)와 볼나사 너트(78) 사이에는 약간의 백래시가 존재하고, 타이바(73)나 볼나사(77)에는 열팽창이 발생한다. 그 때문에 리니어 스케일(82)에 의해 직접적으로 가압 블록(80, 81) 사이의 거리, 상반(72)에 대한 하반(74)의 위치(대반간의 거리), 베이스반(71)과 하반(74) 사이의 거리 중 어느 하나를 측정하는 편이 바람직한 경우도 많다. 리니어 스케일(82) 등의 위치 센서의 분해능으로서는 일례로서 0.002mm 이하인 것이 바람직하고, 또한 0.001mm 이하로서 실용화되어 있는 분해능 0.0001mm나 분해능 0.000025mm 등 최소의 분해능의 단위 이상인 것이 한층 더 바람직하다.

제3 프레스 장치(14)에 부착되는 리니어 스케일(82) 등의 위치 센서는 1기 만이어도 되지만, 캐리어 필름(F1, F2)의 진행 방향에 대하여 상반(72)과 하반(74)의 양측 측면에 1기씩 합계 2기, 또는 2기씩 합계 4기를 부착해도 된다. 그리고 양측 측면에 합계 4기의 위치 센서를 부착함과 아울러 4기의 서보모터를 설치하는 경우에는, 각각의 위치 센서에 의해 서보모터를 제어함으로써, 상반(72)에 대한 하반(74)의 평행도를 검출하여 상반(72)에 대하여 하반(74)이 평행하게 되도록 제어할 수 있다. 또는 위치 센서를 설치하는 위치는 가압 블록(80)과 가압 블록(81)을 접속하는 위치나, 베이스반(71)과 하반(74)을 접속하는 위치여도 된다. 또한 제3 프레스 장치(14)는 하반(74)의 위치가 기계설계상의 하강 한계점이나 상승 한계점을 넘지 않도록 하는 등의 목적으로 도시하지 않는 리미트 스위치 또는 근접 스위치 등의 위치를 검출 가능한 세이프티 스위치를 갖추는 것이 일반적이다.

제3 프레스 장치(14)의 상반(72)과 하반(74)의 각 대향면에는 도시하지 않는 단열판을 개재시켜 가압 블록(80, 81)이 각각 부착되어 있다. 가압 블록(80, 81)의 구조는 각각 거의 동일하므로, 일방의 가압 블록(80)에 대해 설명한다. 가압 블록(80)은 카트리지 히터(83) 등의 온도 제어 수단이 내부에 설치되거나, 표면에 러버 히터 등이 설치되어 있다. 가압 블록(80)의 표면에는 고무, 수지 필름, 섬유 시트 등의 완충재(84)가 부착되어 있다. 상기 완충재(84)의 두께는 일례로서 0.05mm 내지 3.00mm이다. 그리고 상기 완충재(84)의 표면에는 일례로서 0.2mm 내지 3.00mm의 판두께의 탄성 변형 가능한 스테인레스 등의 재질로 이루어지는 금속제 프레스 플레이트(85)가 부착되어 있다. 그리고 상기 금속제 프레스 플레이트(85)의 완충재(84)와 접하는 면의 반대측의 표면이 가압면으로 되어 있다.

또한 제3 프레스 장치(14)의 가압면을 구성하는 부재는 실리콘 고무나 불소 고무 시트 등의 내열성을 갖춘 탄성체 시트여도 된다. 그 경우, 탄성체 시트의 경도(쇼어 A 경도)는 이것에 한정되는 것은 아니지만 일례로서 30 내지 80, 더욱 바람직하게는 40 내지 70인 것이 사용된다. 또 도 1에 있어서는 제3 프레스 장치(14)는 진공 상태로 하는 것이 가능한 챔버를 갖추고 있지 않지만, 제1 프레스 장치(12)와 마찬가지로 진공 상태로 하는 것이 가능한 챔버를 갖추고, 진공 챔버 내에서 가압 성형을 행하는 것이어도 된다.

이어서 제3 프레스 장치(14)의 후공정에 설치되는 캐리어 필름 권취 장치(19)에 대해 설명한다. 캐리어 필름 권취 장치(19)는 캐리어 필름(F1, F2)의 이송 장치와 텐션 장치를 겸하는 것이다. 캐리어 필름 권취 장치(19)는 하측의 권취 롤(91) 및 종동 롤(92)을 갖추고 있고, 상기 권취 롤(91)에 의해 하측 캐리어 필름(F1)이 권취된다. 또 캐리어 필름 권취 장치(19)는 상측의 권취 롤(93) 및 종동 롤(94)을 갖추고 있고, 상기 종동 롤(94)의 부분에서 최종 성형품인 적층성형품(P)으로부터 상측 캐리어 필름(F2)이 박리되어, 상측 캐리어 필름(F2)은 상기 상측의 권취 롤(93)에 권취된다. 그리고 하측 캐리어 필름(F1)만이 수평 상태로 보내지는 부분에 적층성형품(P)의 취출 스테이지부(95)가 설치되어 있다. 또한 캐리어 필름(F1, F2)의 이송 장치로서는 캐리어 필름(F1, F2)의 양측을 파지하여 후공정을 향하여 끌어당기는 이재 장치(소위 척 장치)를 설치해도 된다.

이어서 적층 성형 시스템(11)의 제어 장치(20)의 블록도에 대해 도 2를 참조하여 설명한다. 제어 장치(20)는 통합제어부(101), 제1 프레스 장치 제어부(102), 제2 프레스 장치 제어부(103), 제3 프레스 장치 제어부(104)를 갖추고 있다. 또한 여기서는 상기 기능별의 블록으로서 알기 쉽게 설명하는데, 통합제어부(101)의 기능은 각 프레스 장치(12, 13, 14)에 설치된 각 프레스 장치 제어부(102, 103, 104)에 분산되어 갖추어져 있어도 되고, 각 프레스 장치 제어부의 기능은 각 프레스 장치(12, 13, 14)에 설치되어 있지 않고, 통합제어부(101)와 함께 1개소에 설치되어 있어도 된다.

통합제어부(101)는 각 프레스 장치(12, 13, 14) 외에, 캐리어 필름 송출 장치(18)와 캐리어 필름 권취 장치(19)로 이루어지는 반송 기구를 포함하는 적층 성형 시스템(11) 전체의 시퀀스 제어를 담당하는 시퀀스 제어부(105)가 설치되어 있다. 또 시퀀스 제어부(105)에 접속되어 기억 장치(106)가 설치되어 있다. 기억 장치(106)는 각종의 성형 조건의 저장, 성형시의 실측 데이터의 저장이 되어 있다. 본 발명과 관련해서는, 전공정의 프레스 장치의 적어도 가압 종료시에 적층성형품(P)의 판두께를 위치 센서에 의해 측정하여 기억 장치(106)에 기억시켜 후공정의 프레스 장치의 제어에 사용하기 위해서 설치되어 있다. 또한 통합제어부(101)에는 설정 표시 장치(107)가 설치되어 있다.

제1 프레스 장치 제어부(102), 제2 프레스 장치 제어부(103), 제3 프레스 장치 제어부(104)의 내용은 거의 공통되므로, 제2 프레스 장치(13)를 제어하는 제2 프레스 장치 제어부(103)에 대해 설명한다. 제2 프레스 장치 제어부(103)에는 시퀀스 제어부(108)가 설치되고, 시퀀스 제어부(108)는 프레스 장치의 열팽창에 대응하여 제어값에 보정을 행하기 위한 열팽창 보정부(109)에 접속되어 있다. 또한 시퀀스 제어부(108)는 힘 지령 신호 출력부(110)와 위치 지령 신호 출력부(111)에 접속되어 있다. 또 힘 지령 신호 출력부(110)는 힘·위치 비교 전환부(112)에 접속되는데, 그 접속선의 도중에 가산기(113)가 설치되고, 가산기(113)는 로드셀(59)에 접속되어 있으며 힘 지령 신호에 가감산이 이루어진다. 한편, 위치 지령 신호 출력부(111)도 힘·위치 비교 전환부(112)에 접속되는데, 그 접속선의 도중에 가산기(114)가 설치되고, 가산기(114)는 리니어 스케일(62)에 접속되어 있으며 위치 지령 신호에 가감산이 이루어진다. 그리고 힘·위치 비교 전환부(112)는 지령 신호 생성부(115)에 접속되어, 지령 신호 생성부(115)에 있어서, 서보앰프(56)에 보내지는 지령 신호가 생성된다.

또 제2 프레스 장치(13)는 구동 수단인 서보모터(16)와 로터리 인코더(55)를 갖추고 있다. 그리고 서보모터(16)는 서보앰프(56)에 접속되어, 서보모터(16)를 구동하는 전력이 서보앰프(56)로부터 공급된다. 또 로터리 인코더(55)도 또 서보앰프(56)에 접속되어, 서보모터(16)의 회전 각도(펄스수)가 로터리 인코더(55)에 의해 검출되어 서보앰프(56)에 보내지고, 서보앰프(56) 내의 도시하지 않는 가산기에 피드백되어, 위치 지령 펄스와 조합(照合)되도록 되어 있다. 또한 제1 프레스 장치(12)의 제어 블록은 제2 프레스 장치(13)의 제어 블록 이외에 챔버(VC)를 감압하기 위한 기능을 갖추고 있다.

이어서 제1 실시형태의 적층 성형 시스템(11)을 사용한, 적층성형품(P)의 적층 성형 방법에 대해 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 적층 성형 시스템(11)에 있어서 적층 성형을 개시하기 전에 우선은 제1 프레스 장치(12), 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14)의 위치 센서(42, 62, 82)의 원점 설정을 행한다. 및 적어도 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14)의 서보모터(16, 17)의 로터리 인코더(55, 75)로부터의 신호를 프레스 제어부에서 원점 설정을 행한다. 여기서는 제2 프레스 장치(13)를 예로 들어 설명하는데 다른 프레스 장치(12, 14)의 원점 설정도 마찬가지이다. 우선 가압 블록(60, 61) 사이에 캐리어 필름(F1, F2)만이 있는 상태에서, 서보모터(16)를 작동시킨다. 그리고 하반(54)과 가압 블록(60)이 상승하여, 가압 블록(60)이 캐리어 필름(F1, F2)을 개재시켜 맞닿고, 로드셀(59)이 소정의 값이 되거나 또는 서보모터(16)의 토크가 소정의 값이 된 시점의 위치를 리니어 스케일(62)의 원점(제어 원점) 및 로터리 인코더(55)의 원점(제어 원점)으로서 기억 장치(106) 또는 제2 프레스 장치(13)의 도시하지 않는 기억 장치에 기억시킨다. 이 때 캐리어 필름(F1, F2) 사이에는 압압에 의해 변형되지 않는 강성을 갖춘 더미 기판을 끼우고 원점 위치의 검출과 기억을 행하도록 해도 된다. 또 스프링 등에 의해 볼나사(57)와 볼나사 너트(58) 사이 등의 백래시가 제거되는 기구를 갖춘 것에서는, 하반(34)이 최하단까지 하강한 형개방 위치에서 원점 위치의 검출과 기억을 행하도록 해도 된다. 적층 성형 시스템(11)의 원점 위치의 검출과 기억의 타이밍은 완충재(64), 금속제 프레스 플레이트(65), 도시하지 않는 단열판 등의 교환시에 행하는 것이 바람직하지만, 소정의 쇼트마다나 적층성형품(A)의 종류가 교환되었을 때 등에 행해도 된다.

연속 성형시의 적층 성형 시스템(11)에서는, 제어 장치(20)의 시퀀스 제어에 의해, 제1 프레스 장치(12), 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14)에 있어서 동시에 배치 처리적으로 적층 성형이 행해진다. 그러나 여기서는 1배치분의 적층성형품의 성형 순서에 따라 설명한다.

캐리어 필름 송출 장치(18)의 재치 스테이지부(23)에 재치되는 적층성형품(P)의 피적층재는 기판 표면에 접착된 동박 부분의 볼록부와 동박이 없는 부분의 오목부로 이루어지는 요철부를 가지는 빌드업용의 회로 기판이다. 동박의 두께(기판 부분에 대한 높이)는 이것에 한정되지 않지만 수ｕm 내지 수십ｕm정도로서 대부분의 경우 0.1mm 이하이다. 상기 회로 기판의 상하에 각각 적층 필름이 포개져 빌드업 성형용의 적층 성형물이 구성된다. 또 적층성형품(P)의 적층 필름은 열경화성 수지를 주성분으로 하는 층간 절연 필름이며, 일례로서 무기질재인 SiO₂가 35 내지 75중량% 함유되고, 적층 필름이 용융 상태가 된 경우의 유동성이 수지만인 케이스보다 낮게 되어 있다. 상기 적층 필름은 상기 회로 기판의 상측과 하측의 적어도 일방에 포개지고, 본 실시형태에서는 양면측에 포개져 있다. 또한 도 1에서는 적층성형품(P)은 1개가 기재되어 있지만, 동시에 복수 개수의 적층성형품(P)이 재치 스테이지부(23)에 재치되어, 적층 성형되는 것이어도 된다.

그리고 재치 스테이지부(23)에 재치된 상기 적층성형품(P)은 권취 롤(91, 93)의 회전 구동과 함께 상하측 캐리어 필름(F1, F2)과 함께 이동되어, 개방 상태의 제1 프레스 장치(12)의 챔버(VC) 내로 보내져 위치 결정된다. 이어서 제1 프레스 장치(12)에 의한 제1 프레스 공정을 개시한다. 제1 프레스 장치(12)에 의한 제1 프레스 공정에 대해서는 도 3의 그래프도를 사용하여 설명한다. 제1 프레스 공정의 사이클이 개시되면, 가압 기구의 서보모터(15)의 구동에 의해 하반(34)이 상승하고, 외측 프레임부(45)의 맞닿음면과 외측 프레임부(46)의 맞닿음면이 캐리어 필름(F1, F2)을 개재시켜 맞닿아 챔버(VC)가 형성된다. 그리고 도시하지 않는 진공 펌프에 의해 감압되어, 진공 상태(감압 상태)의 챔버(VC)가 형성된다.

또한 서보모터(15)를 구동시키면, 외측 프레임부(45)는 수축되고, 적층성형품(P)의 상면이 상반(32)이 고정된 가압 블록(41)의 탄성체 시트(43)로 이루어지는 가압면과 맞닿는다. 이 시점이 도 3에 있어서는 좌측에 기재되는 성형품 접촉(당초 성형품 판두께)의 부분이며, 가압 개시된다. 제1 프레스 공정에서는 로드셀(39)의 값을 검출하고 서보모터(15)를 구동시켜 힘 제어에 의한 클로즈드 루프 제어가 행해진다. 보다 상세하게는 힘 지령 신호 출력부(110)로부터 보내지는 힘 지령 신호에 대하여 로드셀(39)의 값이 가산기(113)로 가감산되고, 힘·위치 비교 전환부(112)를 통하여 지령 신호 생성부(115)에서 지령 신호가 되어, 서보앰프(56)에 송신된다. 이 때의 가압력(적층성형품에 가해지는 면적당의 압력(면압))은 일례로서 0.3MPa 내지 3.0MPa이다. 서보모터(15)의 제어상에서는 힘 제어가 되지만, 표시 화면 등에서는 압력(면압)이라고 하는 편이 알기 쉽다. 그리고 가압력이 설정한 소정의 성형 압력에 도달한 것이 로드셀(39)에 의해 검출되면 승압 완료가 되고, 소정의 압력을 유지하도록 클로즈드 루프 제어가 이루어진다.

이 때는 위치 제어는 행해지고 있지 않지만, 도 3에 나타내는 바와 같이 가압 블록(40, 41) 사이의 거리는 서서히 작아져간다. 즉 적층성형품(P) 판두께는 서서히 얇아져간다. 또 이 때의 제1 프레스 장치(12)의 가압 블록(40, 41)의 온도는 적층성형품의 재질에 따라 상이한데, 50℃ 내지 200℃, 보다 바람직하게는 80℃ 내지 150℃로 온도 제어된다. 제1 프레스 장치(12)에서는, 상하 양측의 가압면은 상기한 경도와 두께를 갖춘 탄성체 시트(43)로 되어 있으므로, 기판의 볼록부의 부분만이 강하게 눌리는 것은 억지되고, 기판의 오목부에 적층 필름이 메워넣어지는 형태로 기판과 적층 필름의 접착이 행해져, 적층성형품(P)(1차 적층성형품)이 적층 성형된다. 그러나 제1 프레스 장치(12)에 의해 적층 성형된 적층성형품(P)(1차 적층성형품)의 적층 필름의 표면은 아직 기판의 요철부의 형상을 따라 요철이 남은 상태로 되어 있다.

소정 시간이 경과하면 가압력 제어는 종료되고, 강압을 개시한다. 그리고 가압 종료가 되어 가압력이 0이 되면 도 3에 기재되는 바와 같이 그 시점이 성형품 이형의 지점이며, 최종성형품 판두께의 두께이기도 하다. 거기서부터 서보모터(15)를 역방향으로 구동시켜 하반(34) 및 가압 블록(40)을 하강시킨다. 감압 상태의 챔버(VC) 내로의 대기 도입은 강압을 개시한 시점부터여도 가압 종료의 시점부터여도 그 중간이어도 된다. 챔버(VC) 내가 대기압이 되면, 서보모터(15)의 구동에 의해 하반(34)이 하강하고, 각각의 가압 블록(40, 41)의 가압면으로부터 캐리어 필름(F1, F2)을 개재시켜 맞닿아 있던 적층성형품(P)(1차 적층성형품)의 이형이 행해진다. 그리고 챔버(VC) 내가 대기압 상태가 된 후에 챔버(VC)가 개방된다. 그리고 또한 상기 적층성형품(P)(1차 적층성형품)은 캐리어 필름 권취 장치(19)에 의한 캐리어 필름(F1, F2)의 이송에 의해, 후공정의 제2 프레스 장치(13)의 상반(52)과 하반(54) 사이로 반송되어, 소정의 가압 위치에 정지된다.

또한 본 실시형태에서는 제1 프레스 장치(12)의 제1 프레스 공정은 힘 제어만이 행해지지만, 적어도 힘 제어가 행해지는 것이어도 된다. 즉 처음부터 또는 소정의 시간 경과 후 또는 소정의 위치 도달 후로부터 위치 제어(속도 제어를 포함한다)를 병용해도 된다. 또한 제1 프레스 장치(12)의 구동 수단이 유압 실린더인 경우에는, 힘 제어의 부분은 압력 제어로 치환된다. 제1 실시형태에서 힘 제어(압력 제어)만이 행해지는 경우 또는 힘 제어(압력 제어)의 요소를 포함하는 제어가 행해지는 경우에는, 가압 성형이 종료된 적층성형품(P)(1차 적층성형품)의 판두께는 완전히 동일하게 컨트롤되지 않는다. 그러나 본 발명에 있어서 제1 프레스 장치(12)에서는 필수는 아니지만 제1 프레스 장치(12)의 적어도 가압 성형 종료시에 적층성형품(P)(1차 적층성형품)의 판두께를 리니어 스케일(42)에 의해 측정하도록 해도 된다. 그리고 적층성형품(P)의 판두께가 측정된 경우에는, 그 측정값을 후공정의 프레스 장치인 제2 프레스 장치(13)의 제어에 사용한다.

이어서 제2 프레스 장치(13)에 의한 제2 프레스 공정에 대해서는, 도 3의 그래프도와 도 5의 플로우차트도를 사용하여 설명한다. 제2 프레스 장치(13)의 서보모터(16)가 작동되고, 하반(54) 및 가압 블록(60)이 상승되어 제2 프레스 공정의 형폐쇄 작동이 개시된다(S1). 그리고 하반(54)에 부착된 가압 블록(60)의 가압면 상의 적층성형품(P)과, 상반(52)에 부착된 가압 블록(60)의 가압면이 접촉되면(S2=Y), 이어서 가압이 개시된다. 상기 제2 프레스 공정도 제1 프레스 장치(12)의 제1 프레스 공정과 마찬가지로 도 3에 나타내는 바와 같은 힘 제어(압력 제어)를 사용한 클로즈드 루프 제어가 행해진다. 구체적으로는 로드셀(59)의 검출값이 설정값이 되도록 서보모터(16)를 구동시키는 피드백 제어에 의한 힘 제어가 행해진다(S3). 이 때의 도 2의 블록도와의 관계는, 제1 프레스 장치(12)에 의한 제1 프레스 공정과 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

이 때의 가압력(적층성형품에 가해지는 면적당의 압력)은 일례로서 0.3MPa 내지 3.0MPa이다. 서보모터(16)의 제어상에서는 힘 제어가 되지만, 표시 화면 등에서는 압력(면압)이라고 하는 편이 알기 쉽다. 그리고 가압력이 설정한 소정의 성형 압력에 도달한 것이 로드셀(59)에 의해 검출되면 승압 완료가 되고, 소정의 압력을 유지하도록 클로즈드 루프 제어가 이루어진다.

또 이 때의 제2 프레스 장치(13)의 가압 블록(60, 61)의 온도는 적층성형품의 재질에 따라 상이하지만, 50℃ 내지 200℃, 보다 바람직하게는 80℃ 내지 150℃로 온도 제어된다. 제2 프레스 장치(13)에서는, 상하 양측의 가압면은 상기한 바와 같은 경도와 두께를 갖춘 완충재(64)를 개재시켜 금속제 프레스 플레이트(65)가 설치되어 있다. 그 때문에 제1 프레스 장치(12)의 가압면의 탄성체 시트(43)정도의 탄성력은 갖추고 있지 않지만 실제의 적층성형품(P)의 판두께와 위치 센서에 의한 검출값의 차는 보다 근사한 것이 된다. 그러나 금속제 프레스 플레이트(65)는 완전한 강체는 아니므로, 기판의 볼록부에 근접하는 부분만이 극단적으로 강하게 눌리는 것은 억지되고, 기판의 오목부에 적층 필름이 메워넣어지는 형태로 기판과 적층 필름의 접착이 행해져, 적층성형품(P)(2차 적층성형품)이 가압 성형된다.

설정한 가압 시간이 완료되면(S4=Y), 가압력 제어는 종료되고, 강압을 개시한다. 그리고 가압 종료가 되어 가압력이 0이 되면 도 3에 기재되는 바와 같이 그 시점이 성형품 이형의 지점이며, 최종성형품 판두께의 두께이기도 하다. 거기서부터 서보모터(16)를 역방향으로 구동시켜 하반(54) 및 가압 블록(60)을 하강시켜, 각각의 가압 블록(60, 61)의 가압면으로부터 캐리어 필름(F1, F2)을 개재시켜 맞닿아 있던 적층성형품(P)(2차 적층성형품)의 이형이 행해진다.

본 실시형태에서는 제2 프레스 장치(13)의 제2 프레스 공정은 힘 제어만이 행해지지만, 적어도 힘 제어가 행해지는 것이어도 된다. 즉 처음부터 또는 소정의 시간 경과 후 또는 소정의 위치 도달 후로부터 위치 제어(속도 제어를 포함한다)를 병용해도 된다. 소정의 시간 경과 후 또는 소정 위치 도달 후로부터는 위치 제어(속도 제어를 포함한다)만을 행해도 된다. 또한 제1 프레스 장치(12)의 구동 수단이 유압 실린더인 경우에는, 힘 제어의 부분은 압력 제어로 치환된다. 제1 실시형태에서 힘 제어(압력 제어)만이 행해지는 경우 또는 힘 제어(압력 제어)의 요소를 포함하는 제어가 행해지는 경우에는, 가압 성형이 종료된 적층성형품(P)(2차 적층성형품)의 판두께는 완전히 동일한 판두께로 컨트롤되어 있는 것은 아니다. 그러나 최종의 적층성형품(P)을 향하여 서서히 적층성형품(P)의 표면의 요철의 상태를 완만하게 하고, 판두께도 컨트롤해가는 것에는 의미가 있다. 적층성형품(P)의 판두께에 대해서는 최종의 적층성형품(P)의 허용 범위에 대하여 2차 적층성형품의 판두께를 가능한 한 그 값에 근사하도록 조정해두는 것이 제3 프레스 장치(14)에 있어서 과잉한 압력으로 적층성형품(P)을 압압하지 않고 위치 제어를 행하기 위해서 중요하다.

본 발명에 있어서는, 제2 프레스 장치(13)의 적어도 가압 성형 종료시에 상반(52)과 하반(54)의 반면간의 거리(적층성형품(P)(2차 적층성형품)의 판두께)를 위치 센서인 리니어 스케일(62)에 의해 측정하여 기준 위치(A)로서 제어 장치(20)의 기억 장치(106)에 기억시킨다(S5). 기준 위치(A)는 서보모터(16)의 로터리 인코더(55)의 위치와 비교하여 어느 값을 제어값으로 할지 선택할 수도 있다. 서보모터(16)의 로터리 인코더(55)는 본 실시형태의 베이스반(51)과 하반(54) 사이의 거리를 측정하는 위치 센서에 해당한다. 또 서보모터(16)를 상반(52)에 부착하고, 볼나사 너트(58)를 승강하는 하반(54)에 부착하는 경우에는, 서보모터(16)의 로터리 인코더(55)는 상반(52)과 하반(54)의 거리를 측정하는 위치 센서로서 기능한다. 그 때 통상적으로는 가압 성형 종료시에 반면간의 거리를 측정하지만, 후반의 몇퍼센트정도의 시간은 위치 제어 등에 의해 판두께를 몰아넣지 않는 경우에는, 가압 성형 종료시의 반면간의 거리(적층성형품의 판두께)가 아니라, 판두께가 최종적으로 그 이상 얇아지지 않게 된 시점의 가압 전진 종료시의 반면간의 거리 등을 측정해도 된다. 그리고 상기 반면간의 거리가 측정된 경우에는, 그 측정값을 기준 위치(A)로 하여 직후의 후공정의 프레스 장치인 제3 프레스 장치(14)의 제어에 사용한다. 보다 구체적으로는 기준 위치(A)로부터 후공정의 프레스 장치(14)의 위치제어값(B)을 생성하여 저장하고(S6), 제어에 사용한다. 또한 후공정의 제3 프레스 장치(14)의 위치제어값(B)의 생성은 제3 프레스 장치(14)의 가압 성형 개시까지 행해도 된다. 따라서 제3 프레스 장치(14)의 제어는 적층성형품(P)에 각각 대응하여 연결된 것이 되어 매회 상이한 것이 된다.

그리고 소정 시간이 경과하여 제2 프레스 장치(13)에 의한 제2 프레스 공정이 종료되어 적층성형품(P)(2차 적층성형품)이 적층 성형되면, 서보모터(16)가 구동되어 하반(54)이 하강되는 형개방 작동을 행한다(S7). 이 때 가압 성형된 2차 적층성형품의 표면은 제2 프레스 장치(13)의 가압면에 완충재(64)를 개재시켜 탄성을 갖춘 금속제 프레스 플레이트(65)를 갖춘 가압 블록(60, 61)에 의해 가압 성형되어 있으므로, 1차 적층성형품의 표면에 남아있던 요철은 한층 더 평탄하게 가공되는 경우가 대부분이다. 또 1차 적층성형품보다 2차 적층성형품 쪽이 가장 두꺼운 부분의 판두께가 작게 되어 있는 일이 많다.

또한 상기한 바와 같이 제1 프레스 장치(12)와 제2 프레스 장치(13)는 힘 제어만 또는 힘 제어의 요소가 과반을 차지하는 제어가 행해지는 일이 많으므로, 특히 로드셀이나 타이바 센서 등의 힘 검출 수단은 필수가 되는 경우가 많다.

그리고 캐리어 필름 송출 장치(18)의 권출 롤(21) 및 종동 롤(22), 권출 롤(24) 및 종동 롤(25)에 의한 캐리어 필름(F1, F2)의 이송과, 권취 장치(19)의 권취 롤(91, 93)에 의한 캐리어 필름(F1, F2)의 권취에 의해, 상기 적층성형품(P)(2차 적층성형품)은 제2 프레스 장치(13)의 후공정의 제3 프레스 장치(14)의 상반(72)과 하반(74) 사이로 반송되어, 소정의 가압 위치에 정지된다.

이어서 제3 프레스 장치(14)에 의한 제3 프레스 공정에 대해서는 도 4의 그래프도와 도 6의 플로우차트도를 사용하여 설명한다. 제3 프레스 장치(14)의 서보모터(17)가 작동되고, 하반(74) 및 가압 블록(80)이 상승되어 제3 프레스 공정의 형폐쇄 작동이 개시된다(s1). 그리고 하반(74)에 부착된 가압 블록(80)의 가압면 상의 적층성형품(P)과, 상반(72)에 부착된 가압 블록(80)의 가압면이 접촉하면(s2=Y), 이어서 가압이 개시된다. 또한 이 때, 제2 프레스 장치(13)와 제3 프레스 장치(14)가 동일 규격의 것이라면, 전공정의 제2 프레스 공정에서 측정된 기준 위치(A)를 가압 개시로의 전환 위치로 해도 된다. 그리고 상기 제3 프레스 공정의 가압 제어는 도 4에 나타내는 바와 같은 위치 제어(속도 제어를 포함한다)를 사용한 클로즈드 루프 제어가 행해진다. 즉 전공정인 제2 프레스 공정에서 검출되어 기억 장치(106)에 기억된 기준 위치(A)를 사용한 제어가 행해지고, 기준 위치(A)로부터 생성된 위치제어값(B)을 사용한 위치 제어가 행해진다(s3). 이 점에 대해 도 2의 블록도와의 관계로 보다 상세하게 설명하면, 위치 지령 신호 출력부(111)로부터 보내지는 위치 지령 신호에 대하여 리니어 스케일(62)의 값이 가산기(114)로 가감산되고, 힘·위치 비교 전환부(112)를 통하여 지령 신호 생성부(115)에서 지령 신호가 되어, 서보앰프(56)에 송신된다. 또 위치 제어 뿐만아니라 힘 제어도 병용되는 경우에는, 힘 지령 신호 출력부(110)로부터 보내지는 힘 지령 신호에 대하여 로드셀(39)의 값이 가산기(113)로 가감산되고, 힘·위치 비교 전환부(112)에서, 상기 위치 지령 신호와 힘 지령 신호가 합산되어, 지령 신호 생성부(115)에서 최종적인 지령 신호가 생성되어, 서보앰프(56)에 송신된다.

또한 실제의 적층성형품(P)과의 관계에 있어서는 제3 프레스 공정에서는 처음부터 위치 제어(또는 속도 제어)에 의한 제어를 행한다. 그리고 전공정의 프레스 장치(13)로 측정된 적층성형품(P)의 판두께(기준 위치(A))로부터 소정의 값만큼 판두께가 감소되도록 생성된 위치제어값(B)에 의해, 스트로크 제어(위치 제어)가 행해진다. 바꾸어 말하면 하반(54)을 어느 전진 개시 전의 위치로부터 어느 전진 완료 후의 위치까지 소정의 스트로크만큼 이동시키는 지령에 기초하여 클로즈드 루프 제어를 행한다. 이 때 보내져오는 다수의 적층성형품(P)(2차 적층성형품)간에 있어서, 항상 동일한 스트로크만큼 판두께가 감소되도록 제어해도 되고, 측정된 적층성형품(P)(2차 적층성형품)의 판두께의 불균일에 따라 상대적으로 판두께가 두꺼운 경우에는 스트로크를 크게 하고, 상대적으로 판두께가 얇은 경우에는 스트로크를 작게 하여, 적층성형품(P)(최종의 적층성형품)의 판두께차를 없애거나 합격품의 범위 내가 되도록 해도 된다. 이 경우에는 연산에 의해 최종 목표 위치를 특정값으로 정한 위치 제어라고 할 수도 있다. 그리고 설정된 스트로크에 있어서의 가압 완료 위치(C)(목표 위치)에 도달하면(s4=Y), 가압 완료 위치(C)에 유지된다(s5). 따라서 2차 적층성형품의 판두께(가장 두꺼운 부분)보다 최종의 적층성형품의 판두께 쪽이 판두께가 작게 되어 있는 것이 대부분이다. 이 동안의 로드셀(79)에 의해 검출되는 압력에 대해서는 도 4에 나타내는 바와 같이 최초의 단계의 가압 완료 위치(C)(목표 위치)까지 이동하는 스트로크 제어의 단계에서는 승압되지만, 가압 완료 위치(C)(목표 위치)에 도달 후에는 그 위치를 유지하는 것 뿐이므로 압력은 강하한다.

적층 성형 시스템(11)에서는 제1 프레스 장치(12), 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14)는 동시에 프레스 성형이 행해지고, 프레스 시간도 동일하게 설정되어 있으므로, 어느 프레스 장치가 목적의 위치에 도달해도 형폐쇄 상태를 계속하여 위치 유지가 행해진다. 그리고 소정의 가압 시간이 완료되면(s6=Y), 이어서 서보모터(16)를 역방향으로 구동시켜 하반(74) 및 가압 블록(80)을 하강시키고, 각각의 가압 블록(80, 81)의 가압면으로부터 캐리어 필름(F1, F2)을 개재시켜 맞닿아 있던 적층성형품(P)(최종의 적층성형품)의 이형이 행해져, 형개방 작동이 행해진다(s7).

또한 상기에 있어서, 전공정의 제2 프레스 장치(13)의 가압 성형 종료시 또는 가압 전진 종료시에 적층성형품(P)(2차 적층성형품)의 판두께를 측정해두는 이유는 「해결하고자 하는 과제」의 란에서 기재한 바와 같은데, 후공정의 제3 프레스 장치(14)에서 적층성형품(P)과 가압면이 맞닿았을 때(가압 개시시) 적층성형품(P)의 판두께를 정확하게 측정하고나서 가압 공정을 개시하고자 해도, 하반(74)은 일정 속도로 상승하고 있고, 적층성형품(P)의 표면도 부드러우므로, 적층성형품(P)의 판두께를 고정밀도로 측정할 수 없기 때문이다. 그 때문에 전공정의 제2 프레스 장치(13)의 가압 성형 종료시 또는 가압 전진 종료시에 정확한 판두께를 측정해둘 필요가 있기 때문이다.

또 본 실시형태에서는 제3 프레스 장치(14)에 의한 제3 프레스 공정은 위치 제어(속도 제어를 포함한다)만이 행해지지만, 적어도 위치 제어가 행해지는 것이어도 된다. 즉 처음부터 끝까지 또는 처음부터 소정의 시간 경과 또는 처음부터 소정 위치 도달까지는 힘 제어(압력 제어를 포함한다)를 병용해도 된다. 어쨌든 최후의 단계에서는 위치 제어만이나 위치 제어의 요소가 과반을 차지하도록 하여 최종 판두께를 조정한다.

또 제2 프레스 장치와 제3 프레스 장치의 위치 제어(속도 제어)에 대해서는, 서보모터에 송전되는 전류값(토크)을 검출하여 전류값(토크)이 소정값을 넘지 않도록 하는 토크 리미트를 마련해도 된다. 특히 제3 프레스 장치의 위치 제어(속도 제어)에 대해서는 토크 리미트를 필수로 해도 된다. 이것에 의해 위치 제어의 경우로서 예를 들면 상기한 스트로크가 큰 경우 등에 목표 위치에 도달하기 위해서 서보모터의 토크가 지나치게 커진 경우에 제한을 걸어, 적층성형품에 일정 이상의 압력이 지나치게 가해져, 적층 필름의 용융 수지가 측방을 향하여 유출되는 등의 불량발생을 억제하는 것이 가능하게 된다. 또 위치 제어는 몇초 후에 어느 지점까지 전진한다는 지령이 송신되는 속도 제어가 되는 경우도 있지만, 상기 서술한 바와 같이 이들도 위치 제어의 개념에 포함된다. 예를 들면 도 4의 예에서는 성형품 접촉으로부터 가압 완료 위치(C)까지의 스트로크는 속도 제어에 의해 행해지고, 가압 완료 위치(C)에 도달 후에는 위치 제어로 전환되어 가압 완료 위치(C)를 유지하도록 해도 된다.

제3 프레스 장치(14)에 의한 제3 가압 공정 종료시의 적층성형품(P)(최종의 적층성형품)의 판두께는 상기한 3단계의 프레스 공정을 행한 것과, 특히 전공정의 제2 프레스 장치(13)의 적어도 가압 성형 종료시 등에 적층성형품(P)의 판두께를 측정하고, 적층성형품(P)의 판두께의 측정값을 후공정의 제3 프레스 장치(14)의 속도 제어에 의한 스트로크 제어에 사용한 것에 의해, 정확한 두께로 되어 있다. 그리고 2차 적층성형품의 표면에 약간 요철이 남아있는 경우도 한층 평탄한 적층성형품(P)(최종의 적층성형품)으로 가압 성형할 수 있다. 그리고 캐리어 필름 권취 장치(19)에 의한 다음의 캐리어 필름(F1, F2)의 이송에 의해, 적층성형품(P)(최종의 적층성형품)은 제3 프레스 장치(14)의 후공정의 취출 스테이지부(95)로 반송되어, 도시하지 않는 장치에 의해 또 다음 공정을 향하여 보내진다.

또한 적층 성형 시스템(11)에 설치되는 프레스 장치는 적어도 2기 이상의 프레스 장치가 연속해서 설치되어, 전공정의 프레스 장치로 가압 성형한 적층성형품이 후공정의 프레스 장치로 추가로 가압 성형되는 것이면 된다. 즉 제1 프레스 장치(12)와 제2 프레스 장치(13)만으로 적층 성형 시스템(11)을 구성하고, 제1 프레스 장치(12)의 적어도 가압 성형 종료시에 적층성형품(P)의 판두께를 측정하고, 적층성형품(P)의 판두께의 측정값을 제2 프레스 장치(13)의 제어에 사용해도 된다. 또는 제3 프레스 장치(14) 뒤에 제4 프레스 장치 등의 프레스 장치를 설치하여, 전공정의 프레스 장치의 적어도 가압 성형 종료시에 적층성형품(P)의 판두께를 측정하고, 적층성형품(P)의 판두께의 측정값을 후공정의 프레스 장치의 제어에 사용해도 된다.

또 상기한 바와 같이 제2 프레스 장치(13)와 제3 프레스 장치(14)는 가압면이 금속제 프레스 플레이트이며, 위치 제어만 또는 힘 제어의 요소가 들어간 제어가 행해지는 일이 있으므로, 특히 위치 제어를 행하기 위한 위치 센서를 서보모터(16, 17)의 로터리 인코더(55, 75) 이외에 설치하는 것이 바람직하다.

이어서 본 실시형태의 적층 성형 시스템(11)에 있어서의 열팽창 대책에 대해 설명한다. 제1 열팽창 대책은 제1 프레스 장치(12), 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14)의 상반(32, 52, 72), 하반(34, 54, 74), 타이바(33, 53, 73), 가압 블록(40, 41, 60, 61, 80. 81), 볼나사(37, 57, 77) 등의 열팽창 대책이다. 적층 성형 시스템(11)에서는 상기한 바와 같이 적층 성형 전에 스케일(62) 등의 원점의 설정을 행하고, 원점에서의 값으로 제어를 행하고 있다. 그러나 적층 성형 시스템(11)에 있어서 성형 횟수가 증가하면 가압 블록(40, 41, 60, 61, 80, 81)의 열이 상반(32, 52, 72)이나 하반(34, 54, 74), 타이바(33, 53, 73)에 열전달되거나, 볼나사(37, 57, 77)가 마찰열로 승온하여 각각 열팽창이 발생한다. 예를 들면 상반(32, 52, 72)과 하반(34, 54, 74)의 반면간을 리니어 스케일(42, 62, 82)에 의해 측정하고 있는 경우, 가압 블록(40, 41, 60, 61, 80, 81)의 열팽창이나 상반(32, 52, 72)의 일부의 부분과 하반(34, 54, 74)의 일부의 부분의 열팽창은 리니어 스케일(42, 62, 82)에서의 측정에 반영되지 않는다.

따라서 이들 부재가 열팽창하면 실제의 가압면끼리의 간격(적층성형품(P)의 판두께)은 리니어 스케일(42, 62, 82)의 검출값(제어 원점에서의 값)보다 작게 되어 있는 경우가 있다. 그래서 본 실시형태에서는 검출값에 대하여 각 부의 온도의 실측값이나 성형 횟수 등의 요소를 가미하여, 프레스 장치의 열팽창에 대응하여 제어값을 보정한다. 열팽창의 보정은 제어 장치(20)의 제1 프레스 장치 제어부(102), 제2 프레스 장치 제어부(103), 제3 프레스 장치 제어부(104)의 열팽창 보정부(109)에 있어서 행해진다. 구체적으로는 원점 위치의 보정은 행하지 않고, 지령값의 값에 보정을 가하는 것이 바람직하다. 예를 들면 제어 원점이 0으로서 형개방 방향을 향하여 위치 검출값이 플러스 값으로서 증가하는 스케일(62) 등을 사용하는 케이스로서, 가압시에 위치 제어를 행하는 경우에는, 위치 제어의 정지 위치 등의 지령값의 값을 크게 변경한다. 그리고 가압 블록(60, 61) 등의 열팽창분만큼 정지 위치를 후퇴시킨다. 또 적층성형품(A)과의 맞닿음 위치로부터 스트로크 제어하는 경우에는 스트로크의 지령값을 작게 한다. 또한 형폐쇄시의 맞닿음 위치를 정확하게 검출할 수 없는 것은 상기한 「해결하고자 하는 과제」의 부분에서 기재한 바와 같다. 따라서 실제의 성형시에 적층성형품(A)과 가압 블록(60) 등의 맞닿음 위치를 원점 위치로서 보정을 가하는 것은 어렵다고 할 수 있다. 또한 본 발명에서는 특히 제3 프레스 장치(14)는 위치 제어만이나 위치 제어의 요소가 과반인 제어를 행하므로, 적어도 후공정의 제3 프레스 장치(14)의 제어는 프레스 장치(14)의 열팽창에 대응하여 제어값에 보정을 행하는 것이 바람직하다. 단 당연히 제1 프레스 장치(12), 제2 프레스 장치(13)도 열팽창에 대응하여 가압시의 제어값의 보정을 행해도 된다.

또 적층 성형 시스템(11)에 있어서의 열팽창 보정의 타이밍은 각 프레스 장치(12, 13, 14)가 미리 정한 소정의 성형수에 도달했을 때 행하도록 해도 된다. 그 경우, 적층 성형 시스템(11)에서는 모든 프레스 장치(12, 13, 14)에 있어서 동시에 열팽창 보정을 가하면, 순차적으로 보내지는 적층성형품(A)에서는 일례로서 1차 성형은 열팽창 보정 전에 행했지만, 2차 성형과 3차 성형은 열팽창 보정 후에 행해졌다와 같은 적층성형품(A)이 생겨버린다. 그 때문에 적층성형품(A)마다 모든 프레스 장치(12, 13, 14)에 있어서 열팽창 보정 전의 성형이 되거나, 또는 모든 프레스 장치(12, 13, 14)에 있어서 열팽창 보정 후의 성형이 되거나 통일되도록 프레스 장치(12, 13, 14)의 열팽창 보정의 타이밍을 겹치지 않게 하는 것도 바람직하다. 즉 N회째의 적층 성형 후에는 제1 프레스 장치(12)만 열팽창 보정을 행하고, N+1회째의 적층 성형 후에는 제2 프레스 장치(13)만 열팽창 보정을 행하고, N+2회째의 적층 성형 후에는 제3 프레스 장치(14)만 열팽창 보정을 행한다. 또 다른 적층 성형 시스템(11)에 있어서의 열팽창 보정의 타이밍으로서는, 프레스 장치(12, 13, 14)의 온도를 검출하여 소정의 온도가 된 시점에 열팽창 보정을 행해도 된다. 즉 가압 블록 등에 비해 승온이 느리게 되는 부분인 상반, 타이바, 하반, 볼나사 등에 온도 센서를 설치하고, 상기 부분이 소정의 온도가 된 것이 온도 센서에 의해 검출된 프레스 장치(12, 13, 14)로부터 열팽창 보정을 행하도록 해도 된다.

제2 열팽창 대책은 제1 프레스 장치(12), 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14)로 가압 성형되는 적층성형품(P)의 열팽창 대책에 관한 것이다. 제1 프레스 장치(12), 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14)로 적층성형품(P)을 가압 성형할 때, 적층성형품(P)의 측면이 개방되어 있으면 적층성형품(P)은 측면 방향으로 팽창하여 중앙부의 두께가 두꺼운 성형품이 되기 쉽다. 그 때문에 적층성형품(P)을 액자 형상의 프레임에 넣어 반송하고, 상기 액자 형상의 프레임의 내면과 적층성형품(P)의 측면이 맞닿은 상태에서 제1 프레스 장치(12), 제2 프레스 장치(13), 제3 프레스 장치(14)에 있어서 가압 성형을 행한다. 또는 상기 가압 성형시에 적층성형품(P)의 각 측면으로부터도 가압 부재에 의해 가압하는 등의 방책을 취함으로써 적층성형품(P)의 열팽창 대책을 행하는 것이 가능하게 된다. 또 이것은 적층성형품(P)에 과잉한 가압력이 가해졌을 때의 용융 상태의 수지 필름이 측방으로 유출되는 것을 방지하는 효과도 있다.

이어서 다른 실시형태의 적층 성형 시스템(11)을 사용하여 행하는 적층 성형 시스템의 제어 방법에 대해 설명한다. 상기한 실시형태에서는 주로 전공정의 프레스 장치(13)의 적어도 가압 성형 종료시에 적층성형품(P)의 판두께를 측정하고, 적층성형품(P)의 판두께의 측정값을 후공정의 프레스 장치(14)의 제어에 사용하는 제어 방법에 대해 기재해왔다. 그러나 다른 실시형태의 적층 성형 시스템(11)에 대해서는, 각각의 프레스 장치(12, 13, 14)의 검출값은 당해 프레스 장치(12, 13, 14)에서만 피드백 제어되어 사용되고, 후공정의 프레스 장치(13, 14)에서는 사용되지 않도록 해도 된다. 단 복수의 성형 사이클 중에서 각각의 프레스 장치(12, 13, 14)에서 개별적으로 검출한 검출값을 기억하여 평균값을 취하는 등 연산 처리하여, 적층 성형 시스템(11)의 각각의 프레스 장치(12, 13, 14)의 가압시의 성형 조건을 수정하도록 해도 된다.

이어서 본 실시형태의 적층 성형 시스템(11)을 사용하여 행하는 적층성형품의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태의 적층성형품(P)은 빌드업 기판용의 적층성형품(P)으로서, 요철을 가지는 회로 기판과 이 회로 기판의 양면에 포개진 층간 절연 필름으로 구성되어 있다. 그리고 본 실시형태의 적층성형품의 제조 방법은 제1 프레스 장치(12)의 감압된 챔버(VC) 내에서 서보모터(15)를 사용한 힘 제어를 수반하는 제어에 의해 탄성체 시트(43)로 이루어지는 가압면을 상기 적층성형품(P)에 압압하여 1차 적층성형품으로 한다. 또한 이어서 제2 프레스 장치(13)의 서보모터(16)를 사용한 적어도 힘 제어를 수반하는 제어에 의해 금속제 프레스 플레이트(65)로 이루어지는 가압면 또는 탄성체 시트로 이루어지는 가압면을 상기 1차 적층성형품에 압압하여 2차 적층성형품으로 한다. 또한 이어서 제3 프레스 장치(14)의 서보모터(17)를 사용한 적어도 위치 제어를 수반하는 제어에 의해 금속제 프레스 플레이트(85)로 이루어지는 가압면을 상기 2차 적층성형품에 압압하여 최종의 적층성형품을 얻는 것이다.

본 발명에 대해서는, 일일이 열거는 하지 않지만, 상기한 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 것에 한정되지 않고, 당업자가 본 발명의 취지를 근거로 하여 변경을 가한 것이나 제1 실시형태 내지 제2 실시형태의 각 기재를 결합한 것에 대해서도 적용되는 것은 말할 필요도 없는 것이다. 적층 성형 시스템(11)에 있어서 적층 성형되는 적층성형품은 빌드업 기판 등의 회로 기판 외에, 반도체 웨이퍼나 태양전지 등의 다른 판형상체여도 되며 한정되지 않는다.

11…적층 성형 시스템
12…제1 프레스 장치
13…제2 프레스 장치
14…제3 프레스 장치
15, 16, 17…서보모터
20, 206…제어 장치
32, 52, 72…상반
34, 54, 74…하반
36, 56, 76…서보앰프
39, 59, 79…로드셀(힘 검출 수단)
40, 41, 60, 61, 80, 81…가압 블록
42, 62, 82…리니어 스케일(위치 센서)
43…탄성체 시트(가압면)
65, 85…금속제 프레스 플레이트(가압면)
P…적층성형품

Claims

적어도 3기 이상의 프레스 장치가 연속해서 설치되어 적층성형품이 순차적으로 가압 성형되는 적층 성형 시스템에 있어서,
감압 가능한 챔버와 탄성체 시트로 이루어지는 가압면을 갖추고 서보모터에 의한 구동력에 의해 적층성형품이 가압되는 제1 프레스 장치와,
금속제 프레스 플레이트로 이루어지는 가압면 또는 탄성체 시트로 이루어지는 가압면을 갖추고 서보모터에 의한 구동력에 의해 적층성형품이 가압되는 제2 프레스 장치와,
금속제 프레스 플레이트로 이루어지는 가압면을 갖추고 서보모터에 의한 구동력에 의해 적층성형품이 가압되는 제3 프레스 장치
가 연속해서 설치된 적층 성형 시스템.
제1항에 있어서, 적어도 제1 프레스 장치와 제2 프레스 장치는 힘 제어를 행하기 위한 힘 검출 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 적층 성형 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 제2 프레스 장치와 제3 프레스 장치는 위치 제어를 행하기 위한 위치 센서를 서보모터에 부착설치되는 로터리 인코더와는 별개로 갖춘 것을 특징으로 하는 적층 성형 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 프레스 장치와 제2 프레스 장치와 제3 프레스 장치는 각각 복수의 서보모터를 갖추는 것을 특징으로 하는 적층 성형 시스템.
적어도 3기 이상의 프레스 장치가 연속해서 설치되어 적층성형품이 순차적으로 가압 성형되는 적층 성형 시스템의 제어 방법에 있어서,
감압 가능한 챔버와 탄성체 시트로 이루어지는 가압면을 갖춘 제1 프레스 장치에서는, 서보모터에 의한 구동력을 사용하여 적어도 힘 제어를 수반하는 가압 제어를 행하고,
상기 제1 프레스 장치로 가압 성형된 1차 적층성형품에 대하여 가압력을 가하는 금속 프레스 플레이트로 이루어지는 가압면을 갖춘 제2 프레스 장치에서는, 서보모터에 의한 구동력을 사용하여 적어도 힘 제어를 수반하는 가압 제어를 행하고,
상기 제2 프레스 장치로 가압 성형된 2차 적층성형품에 대하여 가압력을 가하는 금속 프레스 플레이트로 이루어지는 가압면 또는 탄성체 시트로 이루어지는 가압면을 갖춘 제3 프레스 장치에서는, 서보모터에 의한 구동력을 사용한 적어도 위치 제어를 수반하는 가압 제어를 행하는 적층 성형 시스템의 제어 방법.
적어도 3기 이상의 프레스 장치가 연속해서 설치되어 적층성형품이 순차적으로 가압 성형됨으로써 최종의 적층성형품을 얻는 적층성형품의 제조 방법에 있어서,
빌드업 기판용의 적층성형품은 요철을 가지는 회로 기판과 이 회로 기판의 양면에 포개진 층간 절연 필름으로 구성되고,
제1 프레스 장치의 감압된 챔버 내에서 서보모터를 사용한 힘 제어에 의해 탄성체 시트로 이루어지는 가압면을 상기 적층성형품에 압압하여 1차 적층성형품으로 하고,
이어서 제2 프레스 장치의 서보모터를 사용한 적어도 힘 제어에 의해 금속 플레이트로 이루어지는 가압면 또는 탄성체 시트로 이루어지는 가압면을 상기 1차 적층성형품에 압압하여 2차 적층성형품으로 하고,
이어서 제3 프레스 장치의 서보모터를 사용한 적어도 위치 제어에 의해 금속 플레이트로 이루어지는 가압면을 상기 2차 적층성형품에 압압하여 최종의 적층성형품을 얻는 적층성형품의 제조 방법.