(57)【要約】【課題】  加圧シリンダのラムにより可動盤側に設けられた下加圧部材を上昇させ、上盤側に設けられた上加圧部材との間で被加工材が加圧されるプレス装置において、加圧時の上盤の反りが被加工材に殆ど及ばず、精度の高い加圧成形を行うことのできるプレス装置およびプレス装置の成形方法を提供する。【解決手段】  加圧シリンダ１２のラム１３により可動盤１４側に設けられた下加圧部材１５を上昇させ、上盤１６側に設けられた上加圧部材１７との間で被加工材Ｐが加圧されるプレス装置１１において、上盤１６と上加圧部材１７の間には前記ラム１３に対向して間接的に被加工材Ｐに反力を加える所定の高さｈを備えたスペーサ部材２５が取付けられる。【選択図】図３
2020146703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧シリンダのラムにより可動盤側に設けられた下加圧部材を上昇させ、上盤側に設けられた上加圧部材との間で被加工材が加圧されるプレス装置において、
上盤と上加圧部材の間には前記ラムに対向して間接的に被加工材に反力を加える所定の高さを備えたスペーサ部材が取付けられたことを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
加圧シリンダのラムにより可動盤側に設けられた下加圧部材を上昇させ、上盤側に設けられた上加圧部材との間で被加工材が加圧されるプレス装置において、
上盤と上加圧部材の間には前記ラムに対向して前記ラムの水平方向の断面積に対して９５％ないし１１０％の水平方向の断面積と所定の高さを備えたスペーサ部材が取付けられたことを特徴とするプレス装置。
【請求項３】
上盤の厚みよりもスペーサ部材の高さのほうが大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレス装置。
【請求項４】
加圧シリンダのラムにより可動盤側に設けられた下加圧部材を上昇させ、上盤側に設けられた上加圧部材との間で被加工材が加圧されるプレス装置の成形方法において、
上盤と上加圧部材の間には前記ラムに対向して間接的に被加工材に反力を加える所定の高さを備えたスペーサ部材が取付けられ、
前記被加工材は上加圧部材の前記ラムおよびスペーサ部材の双方の断面を投影した部分内に配置され、前記ラムにより加圧されることを特徴とするプレス装置の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は  加圧シリンダのラムにより可動盤側に設けられた下加圧部材を上昇させ、上盤側に設けられた上加圧部材との間で被加工材が加圧されるプレス装置およびプレス装置の成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プレス装置については、特許文献１ないし特許文献３に記載されたものが知られている。特許文献１は、タイバを使用せずプレス本体により上盤２を支える構造のものである。また特許文献２の図６に示されるプレス装置は「ピットレスタイプ」と呼ばれるものであり、可動盤９６をシリンダ装置１００によって固定盤９７側に引っ張るようにしたものである。そして特許文献２には、加圧時の可動盤の反りが被加工材に及んで中央部分が膨らんだいわば断面「鼓（たいこ）状」となることを防止するため、可動盤の中央部には熱板の略中央部分を押圧する中央押圧部材を設けることが記載されている。更に特許文献３は、可動盤のラムの断面直径を可動盤の一辺の長さと略同一にするとともに、熱板の大きさを前記可動盤と略同一にし、被加工材を前記ラムの断面積の範囲内に載置して加熱圧縮加工をすることが記載されている。その結果特許文献３では、ラムの押圧力を効率よくしかも効果的に熱板に加わるようにし、被加工材の全体に対し均一な圧力で押圧することのできることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１３１４７３号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】特開２００１−２０５５００号公報（請求項１、０００４、０００５、図４、図６）
【特許文献３】特開２０００−１１７４９２号公報（請求項１、０００７、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１ないし特許文献３については、加圧時に上盤の反りが発生する問題とそれに伴う諸問題については何ら有効な対策がされていなかった。前記問題について特許文献１では上盤の厚みを厚くすることで解決を図ろうとしている。しかしながら特許文献１のように上盤の厚みを厚くしても重量増加の割に上盤の反りは完全には解消できなかった。その結果、熱板間で加圧される被加工材は鼓状の中央部の厚みが厚くなる傾向は解消されなかった。またホットプレス装置においては、加圧時に被加工材の中央部の厚みが厚くなり周辺部の厚みが薄くなると、被加工材から発生するガスが抜けにくくなるという問題もあった。
【０００５】
また特許文献２では図４に示されるように中央押圧部材により下側の熱板が凸状に反ることと上盤および上側の熱板が凹状に反ることを対応させて平行度の高い被加工材を成形することを目指しているが、被加工材の反りを容認するものであった。更に特許文献３についても下側の熱板のラムの断面積内に被加工材が載置されるので下側の熱板には反りの問題は発生しないが、上盤の反りに対しては特許文献２と同様に有効な対策がされていなかった。その結果、特許文献２と同様の問題を内在していた。
【０００６】
本発明では上記の問題を鑑みて、加圧時の上盤の反りが被加工材に殆ど及ばず、精度の高い加圧成形を行うことのできるプレス装置およびプレス装置の成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載のプレス装置は、加圧シリンダのラムにより可動盤側に設けられた下加圧部材を上昇させ、上盤側に設けられた上加圧部材との間で被加工材が加圧されるプレス装置において、上盤と上加圧部材の間には前記ラムに対向して間接的に被加工材に反力を加える所定の高さを備えたスペーサ部材が取付けられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載のプレス装置は、加圧シリンダのラムにより可動盤側に設けられた下加圧部材を上昇させ、上盤側に設けられた上加圧部材との間で被加工材が加圧されるプレス装置において、上盤と上加圧部材の間には前記ラムに対向して前記ラムの水平方向の断面積に対して９５％ないし１１０％の水平方向の断面積と所定の高さを備えたスペーサ部材が備えられたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に記載のプレス装置は、請求項１または請求項２において、上盤の厚みよりもスペーサ部材の高さのほうが大きいことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に記載のプレス装置の成形方法は、加圧シリンダのラムにより可動盤側に設けられた下加圧部材を上昇させ、上盤側に設けられた上加圧部材との間で被加工材が加圧されるプレス装置の成形方法において、上盤と上加圧部材の間には前記ラムに対向して間接的に被加工材に反力を加える所定の高さを備えたスペーサ部材が取付けられ、前記被加工材は上加圧部材の前記ラムおよびスペーサ部材の双方の断面を投影した部分内に配置され、前記ラムにより加圧されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプレス装置は、加圧シリンダのラムにより可動盤側に設けられた下加圧部材を上昇させ、上盤側に設けられた上加圧部材との間で被加工材が加圧されるプレス装置において、上盤と上加圧部材の間には前記ラムに対向して間接的に被加工材に反力を加える所定の高さを備えたスペーサ部材が取付けられるので、精度の高い加圧成形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のプレス装置の要部の正面図である。
【図２】本実施形態のプレス装置の要部の平面図である。
【図３】本実施形態のプレス装置の加圧時の状態を示す要部の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態であるプレス装置１１について、図１および図２を参照して説明する。プレス装置１１は、加圧シリンダ１２のラム１３により可動盤１４側に設けられた下加圧部材である熱板１５を上昇させ、上盤１６側に設けられた上加圧部材である熱板１７との間で被加工材Ｐが加圧されるものである。
【００１４】
プレス装置１１は、下側に加圧シリンダ１２を備えている。加圧シリンダ１２は図示しないベースに固定されるか工場のピットの中に載置されている。本実施形態では加圧シリンダ１２は油室１８を備えた単動のシリンダであり、シリンダ筒１９に対して昇降する中実の円柱状のラム１３を備えている。油室１８に接続されるポンプ等の油圧機構や制御機構は、図示しての説明を省略する。
【００１５】
加圧シリンダ１２の基台部２０は矩形形状で所定の厚みを備えており、その四隅近傍にはそれぞれタイバ２１が縦方向にナットにより締結されている。タイバ２１の上部は、矩形形状であって所定の板厚を備えた上盤１６の四隅近傍にナットにより締結されている。そしてラム１３の前端面２２は、可動盤１４の背面に固定されている。矩形形状で一定板厚を備えた可動盤１４は、四隅近傍にタイバ挿通孔２３が設けられ、前記タイバ挿通孔２３にタイバ２１が挿通されている。従って可動盤１４は、ラム１３の昇降に伴いタイバ２１にガイドされて昇降移動可能となっている。なお本発明においてタイバ２１は必須ではなく、特許文献１のように本体部により上盤が支えられるものでもよい。
【００１６】
可動盤１４の上面には下加圧部材である矩形の熱板１５の裏面が固定されている。熱板１５は所定の厚みを備え、上面が平面の成形面からなる盤体である。そして熱板１５内には管路２４が形成されており、図示しない熱媒装置から熱媒が前記管路２４内に供給され、熱板の加熱または冷却がなされるようになっている。
【００１７】
また上盤１６の下面の中央には、所定の高さｈを備えたスペーサ部材２５が固定されている。スペーサ部材２５はタイバ２１の内側部分には接触しない位置に固定されている。本実施形態ではスペーサ部材２５は、円柱状の中実ブロックからなる鋼体であり、その直径はラム１３の直径と同じとなっている。なおスペーサ部材２５の水平方向の断面形状は円形の他、矩形や矩形において角部が曲面となっているもの、または多角形などでもよい。またスペーサ部材２５が矩形の場合、熱板１７の形状（長方形の場合を含む）と同一、または熱板１７の形状に近似するものでもよい。本実施形態ではスペーサ部材２５の水平方向の断面積は、ラム１３の水平方向の断面積と同一であるが、ラム１３の断面積に近似した略同一のものでもよい。
【００１８】
スペーサ部材２５の水平方向の断面積については具体的には、スペーサ部材２５が断面正方形の長方体であって上方から投影視して円柱状のラム１３に内接する場合、スペーサ部材２５の前記断面積はラム１３の前記断面積に対して６４％（小数点以下四捨五入）となる。またスペーサ部材２５が断面正方形の長方体であって上方から投影視して円柱状のラム１３に外接する場合、スペーサ部材２５の前記断面積はラム１３の前記断面積に対して１２７％（小数点以下四捨五入）となる。或いはスペーサ部材２５が円柱状であり直径がラムの直径の９０％の場合、スペーサ部材２５の前記断面積はラム１３の前記断面積に対して８１％（小数点以下四捨五入）となる。更にスペーサ部材２５が円柱状であり直径がラム１３の直径の１１０％の場合、スペーサ部材２５の前記断面積はラム１３の前記断面積に対して１２１％（小数点以下四捨五入）となる。従ってスペーサ部材２５の前記断面積は、ラム１３の前記断面積に対して、６４％ないし１２７％とすることが望ましく、更にはラム１３の前記断面積に対して、８１％ないし１２１％とすることが望ましい。またより一層望ましくはラム１３の前記断面積に対して、スペーサ部材２５の前記断面積を９５％ないし１１０％の略同一の範囲とすることが望ましい。
【００１９】
スペーサ部材２５は、ラム１３に対向して間接的に被加工材Ｐに反力を加える所定の高さｈを備えたものであり、加圧時の上盤１６の反りが上加圧部材である熱板１７に及びにくくする目的を有している。本実施形態では中実の円柱体であるスペーサ部材２５の直径よりも円柱体の高さｈ（厚み）のほうが大きくなっている。またスペーサ部材２５が断面正方形の長方体の場合は、水平方向の辺の長さよりも高さｈのほうを大きくする。ただしプレス装置１１が加圧シリンダ１２のストロークや装置全高に制限がある場合、必ずしもスペーサ部材２５の直径等よりも所定の高さｈの値を大きくしなければならない訳ではない。スペーサ部材２５の直径等よりも高さｈを大きくしたほうがより一層、加圧時の上盤１６の変形に伴う被加工材Ｐへの影響を小さくできるが、それは被加工材Ｐに求められる加工精度等との関係により決定される。
【００２０】
またスペーサ部材２５の高さｈ（厚み）と熱板１７の板厚の比較においては、熱板１７の板厚よりもスペーサ部材２５の高さｈのほうが大きな値となっている。更に本発明において加圧時の上盤１６の反りは許容されるものであり、スペーサ部材２５の高さｈと上盤１６の板厚の比較においては、上盤１６の厚みよりもスペーサ部材２５の高さｈのほうが大きな値なっている。その結果、従来のプレス装置の上盤よりも本発明では上盤１６の板厚を薄くすることもできる。更に具体的には従来のプレス装置の上盤の重量に対して、本実施形態の上盤１６の重量とスペーサ部材２５の重量を合算した重量を同等か、更に軽量にすることができる。
【００２１】
なおスペーサ部材２５については所定の高さｈを備えたものであれば、１個のブロック体からなるものだけではなく、複数のブロック体が組み合わされたものでもよい。またスペーサ部材２５の上面または下面を凸状または凹状の球面とし、対向する上盤１６の下面や熱板１７の裏面を凹状または凸状の球面とし、前記球面同士が面当接されるようにしてもよい。またはスペーサ部材２５が複数のブロック体から形成される場合、前記ブロック体の互いの当接面を凸状の球面と凹状の球面とし、両者が面当接されるようにしてもよい。これらにより熱板１５と熱板１７の平行度に僅かに誤差が生じていたとしても加圧時に前記球面同士が位置変化して熱板１５と熱板１７の平行度を向上させることが期待できる。更にはスペーサ部材２５に断熱板等を追加して断熱機能を追加すれば、熱板１７からの熱が上盤１６に伝達されるのを防止することもでき、熱膨張による影響を小さくすることができる。更にまたスペーサ部材２５に冷却管路を設けて冷却するようにしてもよい。
【００２２】
スペーサ部材２５の円形の前端面２６には下加圧部材である矩形の熱板１７の裏面が固定されている。本実施形態ではスペーサ部材２５の全面をカバーする形で熱板１７が当接されているので、スペーサ部材２５の水平方向の面積（前端面の面積）よりも熱板の水平方向の面積のほうがやや大きくなっている。しかしながらスペーサ部材２５の水平方向の面積（前端面の面積）に対して熱板の水平方向の面積は略同一のものや若干熱板の水平方向の面積のほうが小さいものでもよい。
【００２３】
熱板１７は上記熱板１５と同じく所定の厚みを備え、下面が平面の成形面からなる盤体である。そして熱板１７内には管路２７が形成されており、図示しない熱媒装置から熱媒が前記管路２７内に供給され熱板の加熱または冷却がなされる。なお熱板１５，１７については内部にヒータを組み込んだものでもよい。また下加圧部材および上加圧部材は、冷却装置から冷媒のみが供給されるコールドプレスの加圧板であってもよい。
【００２４】
プレス装置１１は、真空状態や不活性ガスの雰囲気状態で使用される場合は、開閉扉を含めたチャンバ内に装置全体が収められる。またプレス装置１１には、必要に応じて被加工材Ｐの搬入装置や搬出装置が備えられる。
【００２５】
次にプレス装置１１の成形方法について図１ないし図３を参照して説明する。まず図１に示されるようにプレス装置１１の加圧シリンダ１２のラム１３が下降しており、それに伴い可動盤１４および熱板１５が下降している状態で、図示しない搬入装置により、熱板１５上に被加工材Ｐが搬入され載置される。本発明に好適な被加工材Ｐは高い平行度が求められる基板等の被加工物や、加熱時にガスが発生し排出が必要な被加工材Ｐなどである。
【００２６】
図２に示されるように下加圧部材である熱板１５の上面に配置される被加工材Ｐは、上方から見て前記ラム１３および該ラム１３に対向して配置されたスペーサ部材２５の双方の断面を投影した部分内に配置される。従って被加工材Ｐはラム１３およびスペーサ部材２５の面積よりも小さいものとなっており、被加工材Ｐの一部がラム１３の投影部分またはスペーサ部材２５の投影部分からはみ出して配置されることは許容されない。熱板１５と被加工材Ｐの関係は、熱板１５上に被加工材Ｐの全体が載置されることは言うまでもないが、熱板１５の縁部は中央部に比較して温度が低下したりして安定しない場合もあり、熱板１５の中でも温度が安定している中央部側の温度安定部分に載置されることが望ましい。
【００２７】
被加工材Ｐについては、基板等が重ねられたものでも単体のものでもよく、厚み、形状、個数についても限定されない。また被加工材Ｐについては、上下にプレスプレートや緩衝材が重ねられたものでもよい。その場合、直接加圧力または反力が及ばないプレスプレート等の端部はラム１３の投影部分またはスペーサ部材２５の投影部分からはみ出していても構わない。従って本発明（請求項４）において直接加圧力または反力が及ばないプレスプレート等は、被加工材Ｐに含まれない。
【００２８】
そして熱板１５上に被加工材Ｐの載置が完了すると、真空チャンバを用いたプレス装置１１の場合は、チャンバ内の真空化がなされ、次に加圧シリンダ１２の油室１８に作動油が供給されラム１３を上昇させる。そして熱板１５上の被加工材Ｐが熱板１７の下面に当接され、更に加圧シリンダ１２の油室１８が昇圧されて加圧成形が行われる。またこれらと前後して熱板１５，１７の昇温制御が行われる。この際、図３に示されるように加圧シリンダ１２の加圧力により上盤１６のタイバ２１が固定される部分は反力を受けて下方に向けて牽引され、上盤１６はその中央下面が凹状に窪む形に湾曲する。また基台部２０については反対にタイバ２１が固定される部分が上方に向けて牽引され、中央側が凹状に窪む形に湾曲する。そしてタイバ２１には伸びが生じて加圧力が発生する。
【００２９】
しかしながら本発明では、上盤１６が湾曲しても上盤１６の厚みよりも高さｈの寸法が大きいスペーサ部材２５が上盤１６の下面に固定されているので、スペーサ部材２５の湾曲は非常に小さいものとなる。その結果スペーサ部材２５を介して上盤１６に固定されている上加圧部材である熱板１７は殆ど湾曲することがない。また基台部２０の湾曲は可動盤１４には影響を及ぼさず、可動盤１４と可動盤１４に固定された熱板１５は湾曲されない。この際、熱板１５上に載置されている被加工材Ｐは、上方から見てラム１３およびスペーサ部材２５の双方の断面を投影した部分内に配置されている。従って被成形材Ｐは、ラム１３による加圧により、前記の平坦な熱板１５から加圧力が加えられるとともに、スペーサ部材２５を介して前記の平坦な熱板１７から反力が加えられることにより、両方の熱板１５，１７の間で均等に加圧される。その結果、平行度に優れた被加工材Ｐを加圧成形することができる。
【００３０】
次に別の実施形態について説明する。本発明のプレス装置は、可動盤に取付けられる熱板と上盤に取付けられる熱板の間に、特許文献１ないし特許文献３のように複数の中間熱板を備えたものでもよい。３枚以上の熱板を備えたプレス装置に本発明を採用した場合においても、中間熱板間の平行度は、可動盤とスペーサの強度以下の数値となるため改善可能である。
【００３１】
また本発明のプレス装置１１は当初からスペーサ部材２５の取付けを前提として設計がなされたものである。しかしながら所定の高さを備えたスペーサ部材は、既存のプレス装置の上盤に取付けた場合であっても、上盤の反りが被加工材に及ばないという効果を発揮することができる。ただし既存のプレス装置にスペーサ部材を取付ける場合は、一番上の中間熱板を除去する等の措置が必要となる場合もある。また既存のプレス装置にスペーサ部材を取付けた場合は、プレス装置の上盤を薄くするという効果は望めない。
【００３２】
更にまた、プレス装置１１は、可動盤１４と下加圧部材である熱板１５との間にも上盤１６の側に設けたような所定の高さを備えたスペーサ部材を設けてもよい。上記したように加圧成形時には可動盤１４に撓みは発生しないが、上下の熱板１５，１７からの加圧条件（反力を含む）を近付けること等の効果が期待できる。またスペーサ部材に断熱効果が期待できる場合は熱板１５から可動盤１４への熱伝導を防ぐ効果もある。
【００３３】
更にまた、プレス装置１１の上加圧部材および下加圧部材については、キャビティ面を備えたものでもよい。その場合、上方から投影視した場合、少なくともキャビティ面の部分がラム１３およびスペーサ部材２５の断面の範囲内にあることが望ましく、上加圧部材、下加圧部材全体が前記ラム１３およびスペーサ部材２５の前記断面の範囲内にあることがより一層望ましい。上加圧部材および下加圧部材にキャビティ面を設ける場合、上加圧部材および下加圧部材のいずれか、またはスペーサ部材に突出機構を設けてもよい。このようなスペーサ部材に突出機構を設ける目的やスペーサ部材に冷却機構を設ける目的があることからもスペーサ部材は、完全に中実なブロック体以外のものも含まれる。
【００３４】
本実施形態のプレス装置１１は、加圧シリンダ１２により圧力制御を行うものであるが、位置センサを取付け、位置制御や速度制御の要素による加圧成形を行うプレス装置、また圧力制御の要素に位置制御や速度制御の要素に加えて加圧成形を行うプレス装置であってもよい。
【００３５】
本発明については、一々列挙はしないが、上記した実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものや、上記の実施形態の各部を組み合わせたものについても、適用されることは言うまでもないことである。
【符号の説明】
【００３６】
１１  プレス装置
１２  加圧シリンダ
１３  ラム
１４  可動盤
１５  熱板（下加圧部材）
１７  熱板（上加圧部材)
１６  上盤
２５  スペーサ部材
ｈ  高さ（スペーサ部材の高さ）
Ｐ  被加工材
【図１】
2020146703.tif 000003
【図２】
2020146703.tif 000004
【図３】
2020146703.tif 000005