TWI829132B - 衝壓裝置及衝壓裝置之控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明之課題，在於提供可謀求節能性能或成形性能之提升的衝壓裝置及衝壓裝置之控制方法。衝壓裝置11藉由加壓缸15使熱板18、21及被載置於熱板18、21的成形物P朝向被安裝於上盤12的熱板19上升，而在熱板18、21、19間進行加壓；其中，對加壓缸15供給油壓油的泵23、25具備有藉由伺服馬達以外之馬達26所驅動的大容量泵23及藉由伺服馬達24所驅動且吐出量較上述大容量泵23為小的小容量泵25。

Description

衝壓裝置及衝壓裝置之控制方法

本發明係關於藉由加壓缸使熱板及被載置於熱板之成形物朝向被安裝於上盤的熱板上升，而在熱板間進行加壓的衝壓裝置及衝壓裝置之控制方法。

藉由加壓缸使熱板及被載置於熱板之成形物朝向被安裝於上盤的熱板上升而在熱板之間進行加壓的衝壓裝置，已存在有利用一個泵來進行衝壓時之加壓控制者、及利用複數個泵來進行衝壓時之加壓控制者。作為利用複數個泵來進行衝壓時之加壓控制者，專利文獻1所記載及專利文獻2所記載者已被知悉。

專利文獻1記載有在使可動盤上升時驅動大容量泵與小容量泵而對加壓缸送油，且若油壓成為既定壓以上便停止大容量泵的內容。又，專利文獻2記載有如下的內容：設置使用移動用泵及變流器而可控制吐出量的加壓用泵，並在加壓模式下停止移動用泵，來控制加壓用泵的轉速，而該移動用泵係使用以固定之轉速進行旋轉的馬達。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本專利特開2003-200300號公報 [專利文獻2] 日本專利特開2015-132335號公報

(發明所欲解決之問題)

然而，專利文獻1、專利文獻2的衝壓裝置其均在節能性能與平滑地切換加壓開始時之壓力上升的成形性能並不充分。

因此，本發明鑒於上述的問題，目的在於提供可謀求節能性能或成形性能之提升的衝壓裝置及衝壓裝置之控制方法。

本發明其他課題與新的特徵，可根據本說明書的記載及附圖而明瞭。 (解決問題之技術手段)

本發明第1態樣所記載的衝壓裝置係藉由加壓缸使熱板及被載置於熱板之成形物朝向被安裝於上盤的熱板上升，而在熱板間進行加壓者；其特徵在於，對加壓缸供給油壓油的泵具備有藉由伺服馬達以外之馬達所驅動的大容量泵、及藉由伺服馬達所驅動且吐出量較上述大容量泵為小的小容量泵。 (對照先前技術之功效)

本發明的衝壓裝置藉由加壓缸使熱板及被載置於熱板之成形物朝向被安裝於上盤的熱板上升，而在熱板間進行加壓；其中，對加壓缸供給油壓油的泵具備有藉由伺服馬達以外之馬達所驅動的大容量泵、及藉由伺服馬達所驅動且吐出量較上述大容量泵為小的小容量泵，因此可謀求節能性能或成形性能之提升。又，本發明的衝壓裝置之控制方法亦可發揮相同的效果。

參照圖1及圖2，對本發明之實施形態的衝壓裝置進行說明。本實施形態之衝壓裝置11係多層的熱壓機，藉由加壓缸15使熱板18、21及被載置於熱板18、21之成形物P朝向被安裝於上盤的熱板19上升，而在熱板間進行加壓。除了被配置於地板上的衝壓裝置11以外，衝壓裝置11還包含控制裝置29、真空泵、油壓裝置、熱導油加熱冷卻裝置，並與成形物的搬入、搬出裝置等一起構成衝壓成形系統。

以下對衝壓裝置11的構造進行說明，被固定設於衝壓裝置11之上部的上盤12與被固定設於下部的下盤13之間，其藉由連桿14所連接。在下盤13之下部安裝有加壓缸15。在加壓缸15裝設有相對於缸筒部15a進行升降的衝頭(ram)16，上述衝頭16之前表面被固定於可動盤17的背面。又，在缸筒部15a之內部且衝頭16的後表面側設有加壓油室15b。本實施形態的加壓缸15係單動缸。

在可動盤17的上表面固定地安裝有熱板18(下熱板)。在上側之上盤12的下表面亦安裝有熱板19(上熱板)。在本實施形態中，熱板19藉由被固定安裝於上盤12的保持部20所保持。因此，熱板19相對於上盤12可極小幅地移動。然而，熱板19亦可為被固定於上盤12者。在熱板18(下熱板)與熱板19(上熱板)之間配置有熱板21(中間熱板)，該熱板21被載置於未圖示的載置階部。上述熱板21與被安裝於可動盤17之熱板18之升降一起被升降。在圖1的例子中，中間熱板21雖為四片，但中間熱板21的數量未被限定，其亦可為不具備中間熱板21者。熱板18、19、21係加壓面分別被形成為平滑之矩形之既定板厚的金屬板，在內部形成有用以流通熱導油、蒸氣或水等之溫度控制用媒介的通路。又，熱板18、19、21亦可為在盤內設置加熱器而直接進行加熱者。

在上盤12的內部，朝向下方安裝有極限開關22。而且，藉由加壓缸15的作動，最上部的成形物P與熱板19抵接而使熱板19被抬起時，其可藉由上述極限開關22來檢測。再者，極限開關22亦可為被安裝於上盤12的側面或熱板19的側面，以檢測中間熱板21已上升至接觸位置之情形。又，在本實施形態中，衝壓裝置11被收容於可與外界區隔的腔室(未圖示)之中，且於上述腔室連接有真空裝置的真空泵(未圖示)。然而，衝壓裝置11亦可為不具備腔室而為在大氣下被加壓者。

其次，對包含泵的油壓回路進行說明。對衝壓裝置11的加壓缸15供給作動用的泵，其具備有藉由伺服馬達以外之馬達所驅動的大容量泵23、及藉由伺服馬達24所驅動且吐出量較上述大容量泵23為小的小容量泵25。

更具體而言，大容量泵23係由三相馬達26(交流三相感應馬)所旋轉驅動的固定容量型泵。在本實施形態中，大容量泵23的種類雖使用齒輪泵，但亦可為使用螺桿泵、葉片泵等之偏芯泵、固定容量型之活塞泵等者。又，大容量泵23所使用的馬達除了三相馬達26外，亦可為其他交流感應馬達、交流同步馬達、包含無刷馬達的直流馬達。上述大容量泵23之泵與馬達的組合，主要以每單位時間的吐出量與重視成本以選定，而不要求高壓對應性能。

大容量泵23的三相馬達26經由電力線27及馬達驅動單元28而被連接於控制裝置29。又，大容量泵23被連接於容器30，並且連接有吐出側的管路31。在管路31設有止回閥32，而在從大容量泵23與止回閥32之間所分支的管路設有安全閥33。

小容量泵25係藉由伺服馬達24所旋轉驅動的可變容量型泵。在本實施形態中，小容量泵25的種類雖使用軸向活塞泵，但亦可為使用徑向活塞泵等之其他可變容量型泵者。軸向活塞泵系統50被使用小容量泵25雖係週知者，其具備有斜板驅動部34、及用以切換斜板驅動部34的電磁切換閥35及壓力控制閥36。再者，在將軸向活塞泵系統僅設為壓力補償型的情形時，亦可不設置電磁切換閥35而僅設置壓力補償型的壓力控制閥36。再者，本實施形態中雖並不限定於此，但作為一例，較佳係小容量泵25的最大吐出量為大容量泵之固定吐出量的5%至30%。然而，小容量泵25需要最高壓力(額定壓力)為8MPa以上的高壓對應性能。

小容量泵25的伺服馬達24具備有旋轉編碼器37，經由電力線38及信號線39而被連接於伺服放大器40，且伺服放大器40被連接於控制裝置29。小容量泵25被連接於容器30，並且連接有吐出側的管路41。在管路41設有電磁開閉閥42。再者，亦可在管路41任意的部分或軸向活塞泵內設置壓力感測器。

小容量泵25側之管路41的延長部分與大容量泵23側之管路31的延長部分合流，而成為對加壓缸15供給油壓油的管路43。管路43設有壓力感測器44，其可檢測加壓缸15的壓力。此外，從管路43分支出排放用的管路45。在管路45經由操縱管46而設有用以開閉插裝閥47的電磁閥48。插裝閥47的一方被連接於管路45，另一方經由管路49而被連接於容器30。上面雖已對本實施形態衝壓裝置11之油壓回路的概要進行說明，但油壓回路並不被限定於此，其亦可為具備相同功能之不同的回路。又，本實施形態之油壓回路亦可為對複數個衝壓裝置11供給油壓油的回路、或對其他輸送裝置供給油壓油的回路。

其次，參照圖3之衝壓裝置的控制說明圖及圖4的控制流程圖，對衝壓裝置11之控制方法進行說明。最初在成形物P被載置於熱板18、21後所進行之熱板上升控制時，大容量泵23的三相馬達26與小容量泵25的伺服馬達24之雙方的泵係由來自控制裝置29的信號所驅動(s1)。此時，作為小容量泵25的軸向活塞泵，電磁切換閥35及斜板驅動部34被控制而以泵每轉一圈的吐出量成為最大吐出量之方式被驅動。又，伺服馬達24的轉速以成為最高轉速的方式被控制。藉由該等泵23、25的作動，油壓油急速地被供給至加壓缸15的加壓油室15b，而使衝頭16上升。又，熱板18及成形物P與衝頭16的上升一起被上升，而且中間的熱板21與被載置於其上的成形物P亦依序被上推。

然後，最上位之中間的熱板21與被載置於其上的成形物P，若抵接於由上盤12所保持的熱板19且進一步將熱板19上推，則可被極限開關22所檢測到(s2)。如此一來，熱板上升控制便結束，而轉移至升壓控制。在升壓控制中，三相馬達26藉由從控制裝置29所發送的信號而停止，從而停止從大容量泵23朝向加壓缸15之油壓油的供給(s3)。又，電磁切換閥35藉由同時從控制裝置29所發送的信號而作動，且斜板驅動部34亦作動，藉此軸向活塞泵之斜板的角度從大傾轉角被變更為小傾轉角，軸向活塞泵每轉一圈之油壓油的吐出量則被切換為最小量，而以成為必要壓力(既定的設定壓力)之方式進行吐出(s4)。然而，伺服馬達24的轉速則在最高轉速的狀態下被驅動。

藉此，由於在最上位之中間的熱板21與被載置於其上的成形物P抵接於上盤所保持之熱板19後開始升壓控制時之油壓油的供給量被限制，因此其可消除或抑制加壓開始時因加壓缸15急速地被升壓所產生的衝擊。再者，大容量泵23之三相馬達26的停止，除了在成形物P與熱板19被抵接時停止以外，亦可被設為在即將抵接、抵接後由計時器所計時而經過既定時間時、或抵接後加壓缸上升至既定壓力之情形由壓力感測器44等所檢測到時而停止。藉由感測器檢測到成形物P與熱板19即將抵接的狀態則停止大容量泵23，而可僅利用小容量泵25的作動來進行成形物P與熱板19的抵接，藉此以減輕與成形物P之抵接時的衝擊。此既可在被載置於熱板18、21的成形物P即將與上方的熱板21、19抵接時每次均進行，亦可僅在最上位之中間之熱板21的成形物P即將與被安裝於上盤12的熱板19抵接時才進行。

其次，若如圖3所示般由壓力感測器44所檢測出之加壓缸15的壓力到達既定的設定壓力(s5)時，便從升壓控制移轉至加壓保持控制。加壓保持控制係用以將加壓缸15之壓力保持為設定壓力的控制，進行藉由伺服馬達24使小容量泵25作動的閉環控制。僅使用小容量泵25被補充從加壓缸15及油壓回路所洩漏之量的油壓油。更具體而言，極低速轉速的指令信號係從控制裝置29經由伺服放大器40在可驅動小容量泵25的範圍內被送至伺服馬達24(s6)。

於圖3中，該部分由虛線及箭頭所顯示。再者，此時從控制裝置29被送至伺服馬達24之極低速轉速的指令值，既可為小容量泵25之可驅動之最低轉速的指令值，亦可為最低既定之極低速轉速的指令值。或者，亦可為包含在加壓保持控制時停止伺服馬達24的驅動而停止小容量泵25的區間者。此外，在將軸向活塞泵的吐出量設為零的狀態下使伺服馬達24的旋轉繼續亦可。再者，在加壓補正控制時，檢測壓力的壓力感測器亦可被配置於加壓缸15、小容量泵25、或加壓缸15至小容量泵25之間管路41的任一者。

然後，在小容量泵25每旋轉一圈的吐出量被切換為最小量時，藉由小容量泵25的轉速也被變更為極低速轉速，而由壓力感測器44所檢測之油壓油的壓力(加壓缸15的壓力)，則因來自加壓缸15或油壓回路的洩漏量超過從小容量泵25被送至加壓缸15油壓油的供給量而下降。或者，由壓力感測器44所檢測之油壓油的壓力，因為驅動小容量泵25的伺服馬達24被停止固定時間而下降。然後，若由上述壓力感測器44所檢測之油壓油的壓力已到達被設定為僅較設定壓力稍微下側之設定壓力下限值而被檢測出(s7)時，便從控制裝置29經由伺服放大器40將預先所決定之升壓用洩漏量填補轉速的指令信號發送至伺服馬達24，而將伺服馬達24之轉速變更而增速(s8)。或者，在加壓保持控制時停止伺服馬達24的驅動並停止小容量泵25的情況下，使伺服馬達24的驅動重新開始。

此時的洩漏量填補轉速，被設定為在小容量泵25之最大轉速與最小轉速之間較中間低速側的轉速。藉此，利用從小容量泵25對加壓缸15之油壓油的供給量超過油壓油從加壓缸15或油壓回路的洩漏量，則由壓力感測器44所檢測出之油壓油的壓力會朝向設定壓力上升。圖3中該部分由實線及箭頭所顯示。該等加壓保持控制在加壓保持控制的期間持續地被進行(s9)。亦即，在(s9)中未圖示的計時器不計時而結束時間的期間，返回(s5)反覆進行控制。再者，圖3的例子雖誇大(déformer)被記載，但在實際的控制時，設定壓力與設定壓力下限值的差極小。又，由於泵增速次數也會因應衝壓裝置11的成形時間與加壓壓力而變化，因此並不相同。又，關於該等加壓保持控制之期間之熱板18、19、21的溫度控制，與習知的衝壓裝置同樣地藉由閉環控制來進行升溫或降溫。

又，於圖3及圖4的實施形態中雖記載有加壓保持控制控制為一個設定壓力的例子，但在一個迴圈的衝壓控制步驟中，亦可為藉由兩個階段或三個階段以上之設定壓力的加壓保持控制而被壓力控制者。此時，在從較低的的設定壓力升壓至較高的設定壓力時，於將小容量泵25之伺服馬達24的轉速設為最高轉速且泵每旋轉一圈的吐出量設為低吐出量的狀態下進行升壓。又，在從較高的設定壓力降壓至較低的設定壓力降壓時，對小容量泵25的伺服馬達24進行反轉控制而將油壓油從加壓缸15的加壓油室15b返回容器30，藉此進行降壓。

此外，在圖3及圖4的實施形態中，加壓保持控制之小容量泵25之吐出量的控制，雖進行從大容量吐出量朝向最小吐出量的2值控制，但除此以外，亦可為藉由複數個吐出量來進行控制。尤其，在將軸向活塞泵作為壓力補償型來使用的情形時，檢測從加壓缸15、小容量泵25所吐出之管路41之油壓油的壓力，並根據壓力來控制斜板驅動部34而控制軸向活塞泵之斜板的角度，藉此則可無階段地變更吐出量。

然後，若已經過預先設定加壓保持控制的時間而未由圖示的計時器所檢測到(s9)時，接著便移轉至降壓控制(s10)。在降壓控制中，藉由閉環控制使小容量泵25的伺服馬達24反轉控制，將加壓缸15之加壓油室15b的油壓油返回容器30。藉此，則可消除加壓缸15之降壓時的衝擊。然後，若降壓控制完成，接著便使電磁閥48作動，而藉由引導壓將插裝閥47開放，而將大量的油壓油從排放回路的管路45、49朝向容器30高速地返回(s11)。藉由該熱板下降控制，各熱板18、21及衝頭16急速地被下降。然後，若各熱板18、21到達圖1所示之最下方的位置，在衝壓裝置11位於真空腔室內的情形時，將真空腔室內恢復到大氣壓後，打開門並取出成形物P。

再者，在圖3及圖4的實施形態中，將熱板上升控制時小容量泵25的軸向活塞泵每旋轉一圈的吐出量設為最大。然而，熱板上升控制時之小容量泵25之活塞泵每旋轉一圈的吐出量，亦可設為並非最小或最大的吐出量來使用。藉由不變更小容量泵25的吐出量，則可將包含小容量泵25的活塞泵系統變成價廉者、或者變成容易控制。

又，以下亦對小容量泵25使用齒輪泵等之固定容量型泵的情形進行說明。在小容量泵25為固定容量型泵的情形時，使用相對於泵每旋轉一圈的吐出量，輸出較大的伺服馬達24，而作為一例，可使用最高壓力(額定壓力)為8MPa以上之高壓對應的泵。藉此，則可良好地進行升壓控制時或加壓保持控制時藉由閉環控制所進行的壓力控制。藉由將小容量泵25設為固定容量型泵，雖然並非概論，但使用價廉的泵的情形則變多。

本發明的衝壓裝置11雖並非被限定於此者，其亦可被使用於較大型的衝壓裝置。作為一例，可被使用於載置成形物P之熱板18、21(下部之熱板與中間的熱板)之片數為五片以上的衝壓裝置。又，關於衝壓裝置11的加壓時間，在進行固定時間以上(雖非被限定於此者，但作為一例係20分鐘至24小時)加壓成形的情形時亦為有效。相反地，本發明對於加壓時間非常短的衝壓裝置雖非不能採用，但並不太合適。

而且，根據本發明，由於不存在如僅配置一台由習知之三相馬達所旋轉驅動之固定容量型泵或可變容量型泵的衝壓裝置般在加壓保持控制時從泵被送來的油壓油從安全閥被返回容器之情形，因此其可抑制油壓油的升溫。其結果，不進行冷卻油壓油之油冷卻器的設置變多。又，其可抑制油壓油的劣化。

又，雖未一一列舉，但本發明當然並非被限定於上述之實施形態或其他變化，而其亦可被應用於本發明所屬技術領域中具有通常知識者基於本發明之主旨所施以之變更、或將本實施形態與變化之各記載結合所成者。於衝壓裝置11中可衝壓成形的成形物，除了各種電路基板外，亦可為半導體、預浸料、樹脂板、纖維樹脂板、木材合板、陶瓷等的成形物，而並沒有被限定。

11:衝壓裝置 12:上盤 13:下盤 14:連桿 15:加壓缸 15a:缸筒部 15b:加壓油室 16:衝頭 17:可動盤 18,19,21:熱板 20:保持部 22:極限開關 23:大容量泵 24:伺服馬達 25:小容量泵 26:三相馬達 27,38:電力線 28:馬達驅動單元 29:控制裝置 30:容器 31,41,43,45,49:管路 32:止回閥 33:安全閥 34:斜板驅動部 35:電磁切換閥 36:壓力控制閥 37:旋轉編碼器 39:信號線 40:伺服放大器 42:電磁開閉閥 44:壓力感測器 46:操縱管 47:插裝閥 48:電磁閥 50:軸向活塞泵系統 P:成形物

圖1係本實施形態之衝壓裝置之熱板下降時的概咯圖。 圖2係本實施形態之衝壓裝置之加壓時的概咯圖。 圖3係本實施形態之衝壓裝置的控制說明圖。 圖4係本實施形態之衝壓裝置的控制流程圖。

11:衝壓裝置

12:上盤

13:下盤

14:連桿

15:加壓缸

15a:缸筒部

15b:加壓油室

16:衝頭

17:可動盤

18,19,21:熱板

20:保持部

22:極限開關

23:大容量泵

24:伺服馬達

25:小容量泵

26:三相馬達

27,38:電力線

28:馬達驅動單元

29:控制裝置

30:容器

31,41,43,45,49:管路

32:止回閥

33:安全閥

34:斜板驅動部

35:電磁切換閥

36:壓力控制閥

37:旋轉編碼器

39:信號線

40:伺服放大器

42:電磁開閉閥

44:壓力感測器

46:操縱管

47:插裝閥

48:電磁閥

50:軸向活塞泵系統

P:成形物

Claims (4)

1. 一種衝壓裝置，係藉由加壓缸使熱板及被載置於熱板之成形物朝向被安裝於上盤的熱板上升，而在熱板間進行加壓者；其中，對加壓缸供給油壓油的泵具備有：大容量泵，其藉由伺服馬達以外的馬達所驅動；小容量泵，其藉由伺服馬達所驅動，且吐出量較上述大容量泵為小；及控制裝置，其控制上述伺服馬達之動作；上述控制裝置在藉由上述加壓缸供給作業用油來進行加壓保持控制的情形下，以使上述小容量泵之動作停止之方式控制上述伺服馬達之動作，或者進行利用上述小容量泵成為以最低轉速驅動之狀態的轉速來使上述伺服馬達動作的控制中之至少一者，藉此進行油壓之控制。
2. 一種衝壓裝置，係藉由加壓缸使熱板及被載置於熱板之成形物朝向被安裝於上盤的熱板上升，而在熱板間進行加壓者；其中，對加壓缸供給油壓油的泵具備有：大容量泵，其藉由伺服馬達以外的馬達所驅動；可變容量型泵，其藉由伺服馬達所驅動；及控制裝置，其控制上述伺服馬達之動作；上述控制裝置在藉由上述加壓缸供給作業用油來進行加壓保持控制的情形下，以使上述可變容量型泵之動作停止之方式控制上述伺服馬達之動作，或者進行利用上述可變容量型泵成為以最低轉速驅動之狀態的轉速來使上述伺服馬達動作的控制中之至少一者，藉此進行油壓之控制。
3. 一種衝壓裝置之控制方法，該衝壓裝置係藉由加壓缸使熱板及被載置於熱板之成形物朝向被安裝於上盤的熱板上升，而在熱板間進行加壓者；其中，對加壓缸供給油壓油的泵，使用藉由伺服馬達以外之馬達所驅動的大容量泵、及藉由伺服馬達所驅動且吐出量較上述大容量泵為小之小容量泵之二者來使熱板上升，在被安裝於上盤之熱板與成形物即將抵接、抵接、抵接後經過既定時間、及抵接後加壓缸上升至既定壓力為止之任一個時機，停止上述大容量泵，在上述大容量泵停止後，僅藉由上述小容量泵對加壓缸供給油壓油，以進行成形物的加壓保持控制，在進行上述加壓保持控制時，進行以下之控制：以使上述小容量泵之動作停止之方式控制上述伺服馬達之動作，或者進行利用上述小容量泵成為以最低轉速驅動之狀態的轉速來使上述伺服馬達動作的控制中之至少一者的控制。
4. 如請求項3之衝壓裝置之控制方法，其中，在上述加壓缸、上述小容量泵、或自上述加壓缸至上述小容量泵之間之管路的任一者，配置有壓力感測器，在加壓保持控制時，上述小容量泵的控制係依據藉由上述壓力感測器所檢測出之油壓油的壓力所進行。