WO2023203928A1

WO2023203928A1 - ホットプレス装置の制御方法およびホットプレス装置

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Publication number: WO2023203928A1
Application number: PCT/JP2023/010483
Authority: WO
Inventors: 元気安蔵
Original assignee: 株式会社日本製鋼所
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2023-03-16
Publication date: 2023-10-26
Also published as: JP2023160454A

Abstract

温度制御される熱板（１１）を複数枚備えたホットプレス装置（１２）において、熱板（１１）または熱板（１１）へ熱媒を給排する流路の温度を検出する温度センサ（２０，２５，２８，３４）と、成形品（Ｗ）または成形条件（Ｓ）に対応して熱板（１１）の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度（Ｂ）を設定する設定装置（４１）と、前記温度センサ（２０，２５，２８，３４）による直接的または間接的な検出値が前記過昇温防止温度以上になった際に前記熱板（１１）の温度制御を中止または中断する制御装置（１５）を設ける。これにより、成形品または成形条件に対応して熱板の過昇温時の対策が可能なホットプレス装置の制御方法およびホットプレス装置を提供する。

Description

ホットプレス装置の制御方法およびホットプレス装置

本発明は、温度制御される熱板を複数枚備えたホットプレス装置の制御方法およびホットプレス装置に関するものである。

従来、熱媒によって温度制御される熱板を複数枚備えたホットプレス装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１は、熱媒によって温度制御される熱板と、熱板上に載置した被加工物を圧締する圧締装置とを備えたホットプレスの温度制御方法であって、各熱板へ分配・供給される入口マニホールド内における熱媒と、各熱板から排出・収集される出口マニホールド内における熱媒と、熱板とのうちの任意の二の温度を検出し、前記二の温度を温度設定パターンの工程に応じて切換え選択し、選択した温度値が温度設定パターンに一致するようにフィードバック制御するものである。

特開２００３－１５４５００号公報

しかしながら前記特許文献１のホットプレス熱媒供給装置の温度制御に際しては、温度を測定するセンサ等に異常があると正確な温度制御ができないことは無論のことであるが、そのような場合の対処方法については何ら記載されていないものであった。

そこで本発明では、温度制御される熱板を複数枚備えたホットプレス装置の制御方法およびホットプレス装置において、成形品または成形条件に対応して熱板の過昇温時の対策が可能なホットプレス装置の制御方法およびホットプレス装置を提供することを目的とする。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本発明の請求項１に記載のホットプレス装置の制御方法は、温度制御される熱板を複数枚備えたホットプレス装置の制御方法において、成形品または成形条件に対応して熱板の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度が設定される。

本発明のホットプレス装置の制御方法は、温度制御される熱板を複数枚備えたホットプレス装置の制御方法において、成形品または成形条件に対応して熱板の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度が設定されるので、それぞれの成形品に対応した熱板の過昇温時の対応が可能となる。また本発明のホットプレス装置も同様の効果を奏する。

本実施形態のホットプレス装置の概略説明図である。本実施形態のホットプレス装置の制御装置の温度制御に関連する部分のブロック図である。本実施形態のホットプレス装置の制御方法を示すフローチャート図である。本実施形態のホットプレス装置の加圧成形時の温度制御を示すグラフである。

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。

＜ホットプレス装置＞
本実施形態の温度制御される熱板１１を複数枚備えたホットプレス装置１２について、図１ないし図４を参照しながら説明する。ホットプレス装置１２は、プレス装置１３と熱媒供給装置１４を備えている。本発明においてホットプレス装置１２とは、プレス装置１３と熱媒供給装置１４、またはそれらを作動させる制御装置１５等を含むシステム全体を指す。プレス装置１３は、上固定盤１６と下可動盤１７の間に複数の被加熱部である熱板１１が複数枚配置されている。熱板１１の枚数の最低限度は２枚であり、一例として２枚～２０枚の範囲で熱板が垂直方向に配置される。下可動盤１７の下側には油圧機構４０により作動される加圧シリンダ１８のラム１８ａが固定され、ラム１８ａを昇降させることにより下可動盤１７に固定された熱板１１が昇降可能となっている。そして前記下可動盤１７に固定された熱板１１の更なる上昇に伴って中間の各熱板１１も上固定盤１６に固定された熱板１１に向けて上昇可能となっている。プレス装置１３は、チャンバ１９内に収納され、チャンバ１９内を真空状態（減圧状態）としてプレス成形可能となっているが、チャンバを備えないものでもよい。また高温対応のプレス装置１３では、成形品Ｗの酸化防止などの目的で窒素ガス等の不活性ガスの供給装置を備えたものでもよい。

熱板１１は上下面が平坦な平面からなる均等板厚の板体であって、熱媒油等の熱媒を流通させる熱媒通路が内部に形成されている。そして各熱板１１の本体の金属部分には熱板１１の温度を検出する温度センサ２０（サーモ―カップル）が備えられ、前記温度センサ２０は制御装置１５に接続されている。図１においては省略して1枚の熱板１１のみに温度センサ２０が記載されているが、全ての熱板１１に温度センサ２０が取付けられている。通常は熱板１１の各部の温度を均一にするために１枚の熱板１１に複数の温度センサ２０が取り付けられている。温度センサ２０は、熱板１１を９ゾーンに分割して９箇所に取り付けてもよいし、熱媒油の入口側、中央部、熱媒油の排出口側に取り付けてもよい。また熱板１１の温度センサ２０は、熱板１１自体の温度を測定するもの以外に、熱媒油の媒体流路内に設けられ熱媒油の温度を測定するものでもよい。

プレス装置１３は、各熱板１１へ熱媒油等の熱媒を分配して供給する供給側マニホールド２１と、各熱板１１から排出される熱媒油等の熱媒を集める排出側マニホールド２２が設けられている。供給側マニホールド２１と各熱板１１との間にはそれぞれ熱板１１に熱媒油を供給する管路２３（流路）が接続されている。また管路２３はそれぞれ開閉弁または流量調整弁を備えたものでもよい。また供給側マニホールド２１には熱媒供給装置１４からプレス装置１３に接続される管路２４（供給側管路）が接続されている。また供給側マニホールド２１の内部には熱媒油の温度を検出する温度センサ２５（サーモ―カップル）が取付けられ、前記温度センサ２５は制御装置１５に接続されている。なおホットプレス装置１２に使用される温度センサの種類は限定されずサーモカップル以外の温度センサでもよく、検出信号もアナログ信号を出力するものでもデジタル信号を出力するものでもよい。

また排出側マニホールド２２と各熱板１１との間にはそれぞれ管路２６が接続されている。また排出側マニホールド２２にはプレス装置１３から熱媒供給装置１４に接続される管路２７（排出側管路）が接続されている。また排出側マニホールド２２の内部には熱媒の温度を検出する温度センサ２８（サーモカップル）が取付けられ、前記温度センサ２８は制御装置１５に接続されている。本発明において管路２４、供給側マニホールド２１、管路２３、管路２６、排出側マニホールド２２、管路２７は、熱板１１へ熱媒を給排する流路に相当する。本発明においてプレス装置１３側の温度検出については、排出側マニホールド２２の温度センサ２８を無くすか使用せずに、供給側マニホールド２１の温度センサ２５と熱板１１の温度センサ２０を用いて熱板１１の温度制御を行ってもよい。または少なくとも２点の温度センサを使用してプレス装置１３の温度検出を行うものでもよい。

次に熱媒供給装置１４の概略について説明する。熱媒供給装置１４は熱媒油を加熱するボイラ２９（または電気ヒータによる加熱装置）と、冷却水により熱媒油を冷却するクーラ３０を備えている。また熱媒供給装置１４は、熱媒油の温度を制御するために熱媒油を前記ボイラ２９に送るかクーラ３０に送るか切換える切換弁３１が備えられている。また熱媒供給装置１４のボイラ２９とクーラ３０が合流した管路３２にはポンプ３３が備えられている。そして前記管路３２には熱媒油の温度を検出するための温度センサ３４（サーモカップル）が備えられている。そして熱媒供給装置１４に設けられた制御装置３５により、前記温度センサ３４の温度を検出して切換弁３１を制御してボイラ２９とクーラ３０を通過する熱媒油の比率を制御することにより、プレス装置１３へ送る熱媒油の温度制御が可能となっている。なお熱媒供給装置１４の構造は前記に限定されず、実際は更に複雑な配管、弁、熱媒油の膨張タンクなどを備えるがここでは説明を省略する。

次にホットプレス装置１２の熱板１１の温度制御などを行う制御装置１５について説明する。制御装置１５は、入出力部３６、記憶部３７、演算部３８とそれらを接続するバスライン３９等を備えている。入出力部３６は、プレス装置１３の熱板１１の温度センサ２０、供給側マニホールド２１の温度センサ２５、排出側マニホールド２２の温度センサ２８、熱媒供給装置１４の温度センサ３４と接続されている。そして制御装置１５には熱板１１の温度センサ２０により検出される検出温度２０ａ（熱板１１または熱媒油の温度）の他、供給側マニホールド２１の温度センサ２５により検出される検出温度２５ａ（熱媒油の温度）、排出側マニホールド２２の温度センサ２８により検出される検出温度２８ａ（熱媒油の温度）等が入力される。

また入出力部３６は、熱媒供給装置１４の制御装置３５やプレス装置１３にも熱媒油の開閉弁や流量調整弁がある場合はそれらの弁にも接続され、熱媒油の温度コントロールを行う。更に入出力部３６は、プレス装置１３の加圧シリンダ１８の油圧機構４０、設定装置４１、図示しない外部の制御装置等とも接続されている。

制御装置１５の記憶部３７は、揮発メモリ、不揮発メモリ、ハードディスク等を含むものであり、成形条件Ｓや後述する熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂなどをオペレータによって消去されるまで記憶するか、或いは成形時に一時的に記憶する。本実施形態において成形条件Ｓとは、ホットプレス装置１２において行われる加圧成形の温度、圧力、時間等に関する制御が自動的に行われるように物理的な制御値を予め設定したものを指す。また制御装置１５の演算部３８は、ＣＰＵ等かならなり、ＰＩＤ制御等の温度制御を含むホットプレス装置１２のシーケンス制御も演算部３８で行われる。また本発明の過昇温防止温度Ｂに関する処理も演算部３８で行われる。設定装置４１は成形条件Ｓの設定を行う他、本発明との関係では成形品Ｗまたは成形条件Ｓに対応して熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂを設定可能な機能を有している。また設定装置４１がタッチパネルである場合、設定装置４１は表示装置を兼ねている。但し設定装置４１と表示装置は別に設けてもよい。なお本実施形態において上限温度とは、制御装置１５においてこの上限温度以上、またはこの上限温度を超えた時点で昇温制御を含む温度制御または加圧成形工程を停止するために用いられる温度であり、熱媒供給装置１４の能力の上限を指すものではない。また成形条件Ｓにおける最高温度Ｃ，Ｄでないことも念のため記載しておく。

次に制御装置１５の機能のうち本実施形態の温度制御に関連する部分を図２のブロック図により説明する。ブロック図については制御装置１５の演算部３８等の機能を模式的に示すものであって、実際の制御装置１５の制御盤のハード構成を示すものではない。制御装置１５の演算部３８には、シーケンス制御部４２が設けられ、シーケンス制御部４２は、温度指令信号生成部４３に接続されている。また温度指令信号生成部４３は演算部３８に設けられた加算器４４と増幅器４５を介して熱媒供給装置１４の制御装置３５と接続されている。また演算部３８にはフィードバック信号生成部４６が設けられ、フィードバック信号生成部４６はプレス装置１３の温度センサ２０，２５，２８に接続されるともに前記加算器４４にも接続されている。更に制御装置１５には過昇温防止温度判断部４７が設けられ、過昇温防止温度判断部４７は、熱板１１の温度センサ２０とシーケンス制御部４２に接続されている。

なお制御装置１５は、ホットプレス装置１２に１つの制御装置１５が設けられるか、或いはプレス装置１３と熱媒供給装置１４の双方にそれぞれ独立して設けてもよい。また制御装置１５は、プレス装置１３および熱媒供給装置１４とは別の場所に有線または無線を介して接続されるように設けてもよく、複数のホットプレス装置１２の温度制御を行うものでもよい。

＜本実施形態の背景＞
次に本実施形態のホットプレス装置１２の制御方法の背景について説明する。熱板１１に設けられる温度センサ２０、供給側マニホールド２１に設けられる温度センサ２５、排出側マニホールド２２に設けられる温度センサ２８、熱媒供給装置１４に設けられる温度センサ３４は、いずれも温度センサ（サーモカップル等）自体の故障、接点不良、短絡、温度センサの温度検出部位からの脱落などにより対象の温度検出部位が正確に温度測定できない場合がある。熱板１１に設けられる温度センサ２０、供給側マニホールド２１に設けられる温度センサ２５、排出側マニホールド２２に設けられる温度センサ２８の検出温度２８ａ（実測値）は、上記した特許文献１にも記載されるようにフィードバック信号生成部４６により予め定められた按分比率により演算されてフィードバック制御される。ところがいずれかの温度センサ２０，２５，２８が温度測定できないと入力値はゼロまたは実際よりも低温と認識され、演算後の温度も実際の温度以下の温度に演算処理される場合がある。

具体的な例としては、供給側マニホールド２１の温度センサ２５の比率５０％、熱板１１の温度センサ２０の比率１０％（熱板２枚）、排出側マニホールド２２の温度センサ２８の比率３０％、成形条件Ｓにおいて予め設定された指令温度２００℃であって、供給側マニホールド２１の温度センサ２５が故障している場合について説明する。その場合、供給側マニホールド２１の温度センサ２５は故障により検出温度２５ａが０℃でしか信号送信されず、熱板１１の温度センサ２０の検出温度２０ａがそれぞれ２００℃で信号送信され、排出側マニホールド２２の温度センサ２８の検出温度２８ａが２００℃で信号送信される。前記検出温度２５ａ，２０ａ，２８ａは、フィードバック信号生成部４６で演算され、クローズドループ制御に用いられるフィードバック信号４６ａが生成されるが、次の演算式により前記フィードバック信号４６ａは演算される。

供給側マニホールド２１の温度センサ２５に対応部分（０℃×０．５）＋熱板１１（２枚）の温度センサ２０に対応部分（２００℃×０．１＋２００℃×０．１）＋排出側マニホールド２２の温度センサ２８に対応部分（２００℃×０．３）＝フィードバック信号４６ａ（１００℃）
従って温度指令信号生成部４３から送られる温度指令信号４３ａが２００℃に相当する信号であっても加算器４４で前記温度指令信号４３ａ（２００℃）－フィードバック信号４６ａ（１００℃）となり差分の１００℃が温度指令信号４３ａに加算される。その結果、２００℃＋１００℃＝３００℃に相当する信号がクローズドループ制御により補正されて熱媒供給装置１４の制御装置３５に送信される温度指令信号４５ａとなる。（なお実際のＰＩＤ制御では更に複雑な演算式となるがここでは模式的に説明を行っている。）

そのようなケースでは、制御装置１５の温度指令信号生成部４３から送られる温度指令信号４３ａに対してフィードバック信号４６ａの温度が低くなるという結果になり、加算器４４と増幅器４５において、熱媒供給装置１４に送られる温度指令信号４５ａの温度が高くなるような制御が行われてしまう。その結果、前記制御装置３５ではボイラ２９側からの熱媒油が大量に供給するように制御がなされ、図４のＥに示されるように熱板１１の温度は成形条件Ｓにより想定された温度保持工程Ｐ２で設定温度（最高温度Ｄ）を超えて昇温を続けることになる。

特に供給側マニホールド２１の温度センサ２５は按分比率が大きく設定されることが多く、その場合には供給側マニホールド２１の温度センサ２５に異常が発生した場合の影響度は大きくなる。従来のホットプレス装置では、図４に示されるような熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する装置固有の過昇温防止温度Ａを一つの値だけ備えているものもあった。ホットプレス装置がこのような過昇温防止温度Ａを備えていれば、例え原因が不明のまま熱板１１が過剰に昇温されたとしても過昇温防止温度Ａが検出されれば温度センサ等の異常があると判断してホットプレス装置の加圧成形工程Ｐの制御を中止または中断するなどの措置を取ることができる。

ところが近年ではフッ素樹脂層を含む基板の加圧成形などの分野では３６０℃ないし４２０℃の加圧成形温度まで熱板１１を昇温可能なホットプレス装置１２も出現している。このようなホットプレス装置１２では、当然ながら装置固有の過昇温防止温度Ａの設定温度は、図４に示されるように、加圧成形温度のうちの最高温度Ｃよりも高温（一例としてこれに限定されるものではないが１０℃ないし５０℃高温）に設定される。

しかしながらこれらの高温対応可能なホットプレス装置１２であってもフッ素樹脂層を含む基板のような最高温度Ｃで高温処理の必要な成形品Ｗばかりを加圧成形するわけではない。図４に示されるように加圧成形時の熱板１１の最高温度Ｄが相対的に低い温度（これに限定される訳ではないが一例として２００℃）に設定して成形品Ｗを成形する場合もある。このような相対的に低い温度で加圧成形される場合において仮にホットプレス装置１２の温度センサ２０，２５，２８に上記したような異常があり適切な温度検出ができない場合、ホットプレス装置１２装置固有の過昇温防止温度Ａが設定されていたとしても、図４のＥに示されるように過昇温防止温度Ａまで熱板１１が昇温されてから加圧成形が中止されることになる。　

しかし一例として最適温度２００℃で加圧成形される成形品Ｗが４００℃の過昇温防止温度Ａまで昇温された場合、成形品Ｗの劣化や熱板１１や図示しないプレスプレートへの劣化した成形品Ｗの材料の付着などが起きる可能性が高い。本発明のホットプレス装置１２は、前記問題に対応するものであり、成形品Ｗまたは成形条件Ｓに対応して熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂを、最高温度Ｄよりも所定温度高い温度で過昇温防止温度Ａとは別に設定可能となっている。このように成形品Ｗまたは成形条件Ｓに対応して熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂを任意の温度に設定しておけばホットプレス装置１２のいずれかの温度センサ２０，２５，２８に異常があったとしても、図４のＦに示されるように前記過昇温防止温度Ｂ以上には昇温されず、その成形品Ｗが耐熱温度以上または過昇温状態となることを防止することができる。

＜ホットプレス装置の制御方法と過昇温防止制御＞
次にホットプレス装置１２の制御方法と、熱板１１の過昇温防止制御について図３のフローチャート図を用いて説明する。ホットプレス装置１２では、成形品Ｗが変更されるとまず、オペレータが設定装置４１を操作して記憶部３７から成形品Ｗに応じた成形条件Ｓを選択し、シーケンス制御部４２に呼び出す（ｓ１）。或いは成形品Ｗがホットプレス装置１２で初回に加圧成形するものである場合はオペレータが設定装置４１から成形条件Ｓの設定を手入力により行う。次にオペレータは成形条件Ｓにおける最高温度Ｄ（熱板温度）が装置固有の過昇温防止温度Ａと比較して一定以上乖離している場合は、成形品Ｗまたは成形条件Ｓに対応して熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂの設定が必要と判断し（ｓ２＝Ｙ）、次に設定装置４１から過昇温防止温度Ｂの設定を行う（ｓ３）。

過昇温防止温度Ｂの設定が行われると、加圧成形時に図２に示される過昇温防止温度判断部４７において設定した過昇温の判断が可能となる。一例としては装置固有の過昇温防止温度Ａと成形条件Ｓにおける最高温度Ｄとの温度差が５０℃以下の場合は、新たに過昇温防止温度Ｂを設定しないでもよい（ｓ２＝Ｎ）が、装置固有の過昇温防止温度Ａと最高温度Ｄの温度差が１００℃以上の場合は、熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する装置固有の過昇温防止温度Ａ以外に、成形品または成形条件に対応して熱板の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂを新たに設定することが望ましい。その中間の温度差の場合はオペレータが成形品Ｗの性質により適宜判断を行う。この際に前記装置固有の過昇温防止温度Ａは、完全に書き換えられるわけではなく、過昇温防止温度Ｂの設定を解除するまで一時的に使用されなくなる。なお一例としてこれに限定されるものではないが、前記過昇温防止温度Ｂの設定値は、加圧成形時の最高温度Ｄに対して３０℃ないし８０℃高い温度に設定することが好ましい。

なお過昇温防止温度Ｂを設定は、オペレータが設定を行うのではなく、制御装置１５の演算部３８において自動的に行われるようにしてもよい。具体的には、成形条件Ｓにおける加圧時の最高温度Ｄが過昇温防止温度Ａに対して所定温度以下の場合（最高温度Ｄと過昇温防止温度Ａの間に所定値以上の温度差がある場合）に過昇温防止温度Ｂの設定を行うものであって、その場合には前記最高温度Ｄに対して所定値を加算した温度に過昇温防止温度Ｂの設定が自動的に行われる。

そして前記の過昇温防止温度Ｂの設定を行うかどうかが確認されると次にプレス装置１３の各熱板１１の上に成形品Ｗが載置され、プレス装置１３がチャンバ１９を備える場合は、チャンバ１９内の減圧が行われる。そしてチャンバ１９の減圧が完了すると加圧成形工程Ｐを開始する。加圧成形工程Ｐでは、制御装置１５から油圧機構４０に信号が送られ、図示しないポンプが作動されて加圧シリンダ１８のラム１８ａの上昇とともに下熱板１１等が上昇される。そして次に各熱板１１が順に上昇して熱板１１の間で成形品Ｗの加圧成形が行われる（ｓ４）。

加圧成形工程Ｐにおける熱板１１の温度制御については図４のグラフに示される通りであり、加圧成形工程Ｐは、昇温工程Ｐ１、温度保持工程Ｐ２、降温工程Ｐ３からなる。なお加圧成形工程Ｐは更に複数段階の工程を備えたものであってもよく、図４に記載されるような単純なものに限定はされない。通常は温度保持工程Ｐ２の温度が最高温度Ｄとなる。加圧成形工程Ｐの各工程Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３では、熱媒供給装置１４から供給側マニホールド２１を介して各熱板１１に同じ熱媒油が供給される。この際に供給側マニホールド２１の温度センサ２５の検出温度２５ａ、各熱板１１の温度センサ２０の検出温度２０ａ、排出側マニホールド２２の温度センサ２８の検出温度２８ａが検出され制御装置１５に送られる（ｓ５）。

次に演算部３８の過昇温防止温度判断部４７において、熱板１１の温度センサ２０から送られてくる検出温度２０ａ（熱板検出温度）が過昇温防止温度Ａ以上であるかをまず判断し（ｓ６）、過昇温防止温度Ａと以上か（ｓ６＝Ｙ）、或いは過昇温防止温度Ａを超えた際には、プレス装置１３の温度センサ２５、２０，２８のいずれかに異常があったものとして過昇温防止温度判断部４７からシーケンス制御部４２にアラーム信号の送信がなされ、シーケンス制御部４２からの指令で加圧成形工程Ｐを中止する（ｓ１０）。またその際同時に図４のＧに示されるように熱板１１の温度は降温制御される。そして加圧シリンダ１８を作動させて熱板１１を下降させ成形品Ｗを取り出す。即ち、過昇温防止温度Ａによる異常検知と過昇温防止制御は、成形条件Ｓにおける最高温度Ｄと過昇温防止温度Ａとの乖離幅が小さく、過昇温防止温度Ｂの設定が行われていないときに用いられる。従って過昇温防止温度Ｂの設定が行われた場合、過昇温防止温度Ａによる異常検知は省略できる。

次に過昇温防止温度Ａ以上か（ｓ６＝Ｎ）の場合、演算部３８の過昇温防止温度判断部４７において、熱板１１の温度センサ２０から送られてくる検出温度２０ａ（熱板検出温度）が過昇温防止温度Ｂ以上であるかを判断し（ｓ７）、過昇温防止温度Ｂ以上か（ｓ７＝Ｙ）、或いは過昇温防止温度Ｂを超えた際には、プレス装置１３の温度センサ２５、２０，２８のいずれかに異常があったものとして過昇温防止温度判断部４７からシーケンス制御部４２にアラーム信号の送信がなされ、シーケンス制御部４２からの指令で加圧成形工程Ｐを中止する（ｓ１０）。そして加圧シリンダ１８を作動させて一番上の熱板１１を除く各熱板１１を下降させ成形品Ｗを取り出す。即ち、過昇温防止温度Ｂによる異常検知と過昇温防止制御は、成形品Ｗの種類や前記成形品Ｗを加圧成形するための成形条件に応じて、成形品Ｗが過剰昇温によって問題を引き起こさないために行われる。

なお前記の過昇温防止制御において、過昇温防止温度Ｂ以上が検出された時点ですぐに異常のある可能性があると判断してホットプレス装置１２の加圧成形工程Ｐの中止等を行うもの以外に、一定時間に過昇温防止温度Ｂ以上の状態が継続されたことや、複数回過昇温防止温度Ｂ以上の温度が検出されたことにより前記の加圧成形工程Ｐの中止等を行うものでもよい。また前記において温度の検出値は、温度センサにより直接検出されたもの以外に、温度センサの検出温度を用いて演算処理された検出値であってもよい。従って本発明の「温度センサによる直接的または間接的な検出値が前記過昇温防止温度以上になった際」とは、被検出温度が過昇温防止温度に到達した時点だけを意味するものではなく、温度センサにより直接検出された温度のみを意味するものでもない。またこの際の過昇温防止制御は、過昇温防止温度Ｂを検出したことにより加圧成形工程Ｐを完全に中止するもの以外に、加圧成形工程Ｐのシーケンス制御を一度中断するものでもよい。

また前記の過昇温防止制御において熱板１１の温度センサ２０の故障の可能性も想定しているにもかかわらず、熱板１１の温度センサ２０により熱板１１の温度が測定できるのは、上述したように熱板１１は少なくとも２枚が存在し、通常は各熱板１１にそれぞれ複数の温度センサ２０が存在するからである。即ち全ての温度センサ２０が同時に異常となることは考えにくく、正常な温度センサ２０が存在していることを前提としている。そのため複数の熱板１１間で検出温度２０ａに温度差の無い温度センサ２０，２０を正常な温度センサ２０と判断するか、または他の温度センサ２５、２８の検出温度２５ａ，２８ａや、熱媒供給装置１４の温度センサ３４の検出温度との関係において熱板１１の温度センサ２０に異常が無いことを確認してもよい。

一方温度センサ２０により測定される熱板１１の検出温度２０ａが過昇温防止温度Ｂよりも低い（ｓ７＝Ｎ）か、或いは過昇温防止温度Ｂ以下の場合は、次に熱板１１の温度が正常であるとして熱板１１の温度が成形条件Ｓの設定温度となるようにＰＩＤ制御（クローズドループ制御による温度制御）が行われる（ｓ８）。具体的には、制御装置１５に送られた検出温度２５ａ、検出温度２０ａ、検出温度２８ａのフィードバック信号は、演算部３８のフィードバック信号生成部４６において全体で１００％となるようにフィードバック信号４６ａの調整がなされる。そして前記温度指令信号４３ａと前記フィードバック信号４６ａは加算器４４で加算された後、増幅器４５で増幅され、最終的に熱媒供給装置１４の制御装置３５に送られる温度指令信号４５ａが生成される。

そしてシーケンス制御部４２からの制御により、所定時間Ｔ１が経過するか最高温度Ｄに到達すると昇温工程Ｐ１から温度保持工程Ｐ２に移行し最高温度Ｄで加圧成形が行われる。次に所定時間Ｔ２が経過すると温度保持工程Ｐ２から降温工程Ｐ３に移行する。これらの各工程Ｐ１．Ｐ２．Ｐ３においてＰＩＤ制御（クローズドループ制御による温度制御）が行われる。そして加圧成形終了時間Ｔ３が検出されると（ｓ９＝Ｙ）、加圧成形工程Ｐは終了される（ｓ１０）。

＜他の実施形態＞
次に別の実施形態について説明する。上記の本実施形態では熱板１１の温度を検出して熱板１１が過昇温防止温度Ｂであるかを判断している。しかしながら演算部３８のフィードバック信号生成部４６から加算器４４に送られるフィードバック信号を用いて、成形品Ｗまたは成形条件Ｓに対応して熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂを検出してもよい。その場合温度センサ２０，２５，２８の検出温度２５ａ，２０ａ，２８ａを直接的な検出値であるとするならば、フィードバック信号生成部４６で演算され送信されるフィードバック信号４６ａは間接的な検出値に相当する。そして前記フィードバック信号４６ａが過昇温防止温度Ｂに到達した際に熱板１１の温度制御を中止または中断する。

更に別の実施形態として、熱媒供給装置１４の温度センサ３４により検出された熱媒油等の熱媒の直接的または間接的な検出温度が過昇温防止温度Ｂに到達した際に熱板１１の温度制御を中止または中断するようにしてもよい。上述したようにプレス装置１３のいずれかの温度センサ２０，２５，２８に異常があると、熱媒供給装置１４の制御装置３５に送られる温度指令値は熱媒油等の熱媒を昇温させる温度指令値となり、その結果、熱媒供給装置１４において生成される熱媒油等の熱媒の温度も成形条件Ｓにより想定される温度よりも異常に昇温されるからである。そして前記異常に昇温された熱媒油等の熱媒が熱板１１に供給されると成形品Ｗに問題を引き起こすからである。従って熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂは、熱板１１の温度センサ２０の検出温度２０ａのみならず、熱板１１へ熱媒を給排する流路の温度を検出する温度センサ３４，２５，２８等の温度を検出し、その検出値を直接的または間接的に用いて判断を行うものでもよい。

更にまた別の実施形態として、ホットプレス装置１２の熱媒供給装置１４から供給される熱媒は、熱媒油以外に蒸気や水（熱水を含む）であってもよい。その場合プレス装置１３に温度センサを用いるものでは熱媒油を用いた上記の実施形態と同じ制御が行われる。また特には熱媒供給装置１４や供給側マニホールド２１の温度センサ３４，２５等を圧力センサにより蒸気圧を検出して温度に換算するものも想定される。その場合、圧力センサは、圧力を温度に換算するためのセンサであるから本発明の温度センサに含まれるものとする。

更にまた別の実施形態として、ホットプレス装置１２は、熱板１１の加熱は、熱板１１に設けた電気ヒータにより行い、熱板１１の冷却は熱媒（冷却水）により行うものでもよい。その場合、水温のコントロールをする場合としない場合が想定されるが、温度センサ２０は少なくとも熱板１１に設けられる。そしてホットプレス装置１２は、熱板１１に設けられた温度センサ２０が故障した場合に、電気ヒータが常時ＯＮの状態となり熱板１１が過昇温状態となることを防止するため成形品Ｗまたは成形条件Ｓに対応して熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂが設定可能となっている。

なおこの際に１枚の熱板１１に複数の温度センサ２０が設けられている場合は、それらの温度センサ２０間の検出温度２０ａの比較から温度センサ２０の異常、または複数の熱板１１にそれぞれ温度センサ２０が設けられている場合は、前記温度センサ２０間の検出温度２０ａの比較から温度センサ２０の異常を発見できる場合も多い。従って本発明の成形品Ｗまたは成形条件Ｓに対応して熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂの設定は、温度センサ２０の異常発見のための他の方式との併用も可能である。

更にまた本発明の成形品Ｗまたは成形条件Ｓに対応して熱板１１の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度Ｂが設定されるホットプレス装置１２は、温度センサ２０等の異常以外の問題にも対応が可能である。一例として熱媒供給装置１４の異常、制御装置１５自体の一部の異常などである。それらの熱媒供給装置１４や制御装置１５は独自に異常時の停止機能を有するが、熱板１１が熱媒供給装置１４や制御装置１５の異常により過昇温防止温度Ｂとなった場合による停止機能も複合的に兼ね備えたものでもよい。

更に本発明は、成形条件Ｓの設定の際のオペレータの人為的なミス対策としても用いることができる。オペレータが成形品Ｗの成形条件Ｓを設定する際に、最高温度Ｃの設定を間違えて成形品Ｗに問題を引き起こす温度に設定をしてしまう場合がごく稀にある。このようなケースにおいて別にミスを発見する機能を備える場合も想定されるが、オペレータが更に成形品Ｗに応じて過昇温防止温度Ｂを設定すると、成形条件Ｓの最高温度Ｃの設定値よりも過昇温防止温度Ｂの設定値のほうが低い場合はアラームが発せられ、加圧成形を開始できなくなる機能を搭載してもよい。また成形条件Ｓの最高温度Ｃの設定値に対して過昇温防止温度Ｂの設定値が望ましい温度差以上の場合もメッセージを表示するようにしてもよい。

更に本発明のホットプレス装置は、少なくとも一方の熱板の側にダイアフラムを備え、チャンバ内で前記ダイアフラムを膨出させて成形品を加圧する真空積層装置であってもよい。または前記真空積層装置の後工程に設けられる上下に熱板を備えた平坦化プレス装置であってもよい。更には上下に熱板を備えたホットプレス装置が複数設けられ、順次に積層成形を行うものなどでもよい。なお本発明のプレス装置において加圧機構の駆動源は、サーボモータ等の電動モータを用いたものでもよい。

前記の積層成形を行うホットプレス装置やその他のホットプレス装置において、熱板が取り付けられる上盤と熱板が取り付けられる下盤の距離や、可動盤と他の盤の間の距離を測定して成形時に位置制御を行う場合がある。そのような位置制御を行う場合には、熱板の熱膨張が成形品に影響を与える。そのため熱板の熱膨張に応じて位置制御の値に補正をかけるケースがあるが、検出される熱板の温度が実態と相違してしまうと、正確な補正がなされた位置制御が行えない。そのためオペレータが成形品Ｗに応じて過昇温防止温度Ｂを設定し、熱板の温度が過昇温防止温度Ｂ以上となった際に加圧成形を中止または中断するようにしてもよい。

本発明については一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、実施形態の各記載を組み合わせしたものや当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。

　この出願は、２０２２年４月２２日に出願された日本出願特願２０２２－７０８４３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１１　熱板
１２　ホットプレス装置　
１３　プレス装置
１４　熱媒供給装置
１５，３５　制御装置
２０，２５，２８，３４　温度センサ
２１　供給側マニホールド
２２　排出側マニホールド
３８　演算部
４１　設定装置
Ａ，Ｂ　過昇温防止温度
Ｃ，Ｄ　最高温度
Ｐ　加圧成形工程
Ｓ　成形条件
Ｗ　成形品

Claims

温度制御される熱板を複数枚備えたホットプレス装置の制御方法において、
成形品または成形条件に対応して熱板の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度
が設定されるホットプレス装置の制御方法。
熱板の温度制御時の上限温度を規定する装置固有の過昇温防止温度以外に、
成形品または成形条件に対応して熱板の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度
が設定される請求項１に記載のホットプレス装置の制御方法。
温度制御される熱板を複数枚備えたホットプレス装置において、
熱板の温度制御時の上限温度を規定する装置固有の過昇温防止温度以外に、
成形品または成形条件に対応して熱板の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度
が設定可能なホットプレス装置。
温度制御される熱板を複数枚備えたホットプレス装置において、
熱板または熱板へ熱媒を給排する流路の温度を検出する温度センサと、
成形品または成形条件に対応して熱板の温度制御時の上限温度を規定する過昇温防止温度を設定する設定装置と、
前記温度センサによる直接的または間接的な検出値が前記過昇温防止温度以上になった際に前記熱板の温度制御を中止または中断する制御装置と、を備えたホットプレス装置。
前記熱板は熱媒供給装置から供給される熱媒により温度制御される請求項３または請求項４に記載のホットプレス装置。