(57)【要約】【課題】面ならい成形を横ずれなく高精度に実行する熱プレス成形装置及びその成形方法を提供する。【解決手段】固定盤２と、該固定盤２に対し近接・離隔移動する可動盤４と、該可動盤４を駆動して前記可動盤４と前記固定盤２との間に配置した成形材料３を圧締する第２圧締手段９とを備えた熱プレス成形装置１において、前記可動盤４は、前記固定盤２との対向面が自在に傾斜可能であって、前記固定盤２と前記第２圧締手段９の間に張設されたタイバ６に、遊びなく案内されるとともに、前記第２圧締手段９は、前記可動盤４の傾斜動作に応じて揺動可能に構設された熱プレス成形装置１とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定盤と、該固定盤に対し近接・離隔移動する可動盤と、該可動盤を駆動して前記可動盤と前記固定盤との間に配置した成形材料を圧締する圧締手段とを備えた熱プレス成形装置において、
前記可動盤は、前記固定盤との対向面が自在に傾斜可能であって、前記固定盤と前記圧締手段の間に張設されたタイバに、遊びなく案内されるとともに、前記圧締手段は、前記可動盤の傾斜動作に応じて揺動可能に構設されることを特徴とする熱プレス成形装置。
【請求項２】
前記タイバは、ボールスプラインからなり、該ボールスプラインに歯合するスプライン筒により前記可動盤が案内される請求項１に記載の熱プレス成形装置。
【請求項３】
前記スプライン筒と前記可動盤とは支持軸とそれを嵌挿する球面軸受を介して連結され、さらに、前記支持軸はその中心軸方向に弾発部材で付勢されて埋設される請求項２に記載の熱プレス成形装置。
【請求項４】
前記圧締手段において、その圧締力は球面部材で受圧し、その圧締力に直交する方向は球面軸受で保持し、前記球面部材及び前記球面軸受は圧締力を受圧する圧締手段の一部である基部に摺動移動可能に係着される請求項１乃至請求項３のいずれかの項に記載の熱プレス成形装置。
【請求項５】
固定盤と、該固定盤に対し近接・離隔移動する可動盤と、前記可動盤と前記固定盤との間に配置した成形材料を前記可動盤の裏面中心部で押圧する第１圧締手段と、前記可動盤裏面の前記第１圧締手段の外方に設けた複数の第２圧締手段とを備えた熱プレス成形装置の成形方法であって、
前記第１圧締手段のみで前記可動盤を駆動して、前記成形材料の表裏全面が均等に押圧された後、前記第２圧締手段を駆動して前記成形材料をさらに圧締することを特徴とする熱プレス成形装置の成形方法。
【請求項６】
前記第２圧締手段は、前記可動盤が所定の傾斜状態となるように前記第２圧締手段のそれぞれを個別に制御して前記成形材料を圧締する請求項５に記載の熱プレス成形装置の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状成形品を熱プレスで成形する熱プレス成形装置に関し、特には熱プレス成形を面ならい加工するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
この技術分野における先行文献としては、例えば特許文献１がある。特許文献１は、可撓性シートを付設した上部プレート及び可撓性シートを付設した下部プレートが設置された真空チャンバーを有する真空積層装置を使用して、該チャンバー内の上下プレート間で、凹凸を有する基板とフィルム状樹脂層からなる積層体を圧締した後、得られた積層体を上下のプレスブロック間で加熱しながら面ならい加工する平面プレス装置であって、前記上下プレスブロックの少なくとも一方のプレスブロックに首振り可能な支持点ジョイントを付設し、該支持点ジョイントを油圧シリンダー又はエアーシリンダーに接続して該プレスブロックを作動させ、さらに、首振り可能な支持点ジョイントが軸継手であり、またさらに、首振り可能な支持点ジョイントと油圧シリンダー又はエアシリンダーの数が同一である平面プレス装置に関する。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の平面プレス装置では、支柱と下部プレスブロックのガイドとの間にはガタが設けてあり、面ならい加工に基づく下部プレスブロックの傾きを許容可能にしている。そのため、下部プレスブロックの水平方向の位置保持は不安定であり、支持点ジョイントの首振り状態での加圧力の水平分力等に基づいて、下部プレスブロックは成形中に水平方向に変位し、成形転写の横ずれが発生する。また、積層体の圧締をその全面で均一に行うのは困難である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、面ならい成形を横ずれなく高精度に実行する熱プレス成形装置及びそ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】
【０００６】
本発明は、固定盤と、該固定盤に対し近接・離隔移動する可動盤と、該可動盤を駆動して前記可動盤と前記固定盤との間に配置した成形材料を圧締する圧締手段とを備えた熱プレス成形装置において、前記可動盤は、前記固定盤との対向面が自在に傾斜可能であって、前記固定盤と前記圧締手段の間に張設されたタイバに、遊びなく案内されるとともに、前記圧締手段は、前記可動盤の傾斜動作に応じて揺動可能に構設された熱プレス成形装置に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱プレス成形装置及びその成形方法によれば、成形品の面精度や板厚精度に優れ、成形品表面の転写ずれの無い良好な成形品が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の熱プレス成形装置の型開き状態の縦断面正面図である。図２は、本発明の熱プレス成形装置の型閉じ状態の縦断面正面図である。図３は、図１又は図２におけるＡ−Ａ矢視断面図である。図４は、図３におけるＢ部（傾斜手段）の拡大断面図である。図５は、図１又は図２におけるＣ部（揺動手段）の拡大断面図である。
【０００９】
熱プレス成形装置１は、プラスチック等の成形材料３を加熱・冷却しつつ、圧締して、成形材料３の表面にパターンを転写させたり、成形材料３の表面を平坦に賦型させたりするものである。熱プレス成形装置１は、その設置面に載置され圧締手段の一部としての基部７と、基部７の四隅に立設するタイバ６と、ボールスプラインであるタイバ６に案内されて上下移動するスプライン筒５と、スプライン筒５に埋設された球面軸受１１と、球面軸受１１に嵌挿され可動盤４に固着される支持軸１０と、支持軸１０の中心軸をスプライン筒５から押圧する皿バネ等の弾発部材１２と、支持軸１０と球面軸受１１とを介してスプライン筒５に連結される可動盤４と、可動盤４の中心部と基部７との間に設け可動盤４を昇降させる第１圧締手段８と、可動盤４の第１圧締手段８の固着位置外方と基部７との間に設け可動盤４を圧締させる四の第２圧締手段９と、第２圧締手段９のロッド１５の下端部に端面板１６により取り付けられた球面軸受１８と、端面板１６の下面球面と同一の曲率半径を有し基部７上面に摺動自在に載置される球面部材１７と、球面軸受１８をその外周面で保持する取付筒１９と、取付筒１９を基部７上面に摺動自在に係着する係着部材２０と、固定盤２と可動盤４の距離を可動盤４の四隅で計測する位置検出器１３とからなる。
【００１０】
なお、支持軸１０は可動盤４に、球面軸受１１はスプライン筒５にそれぞれ設けられるように例示したが、逆に、支持軸１０をスプライン筒５に、球面軸受１１を可動盤４にそれぞれ設けるようにしてもよい。また、可動盤４とスプライン筒５との間は、可動盤４の傾斜と熱膨張があっても接触しないように、適宜な間隔が設けられている。図３に示すように、Ｂ部の傾斜手段は、可動盤４の熱膨張を効果的に吸収するため、両対角線上の四隅に設けることが好ましいが、熱膨張を問題にしないときは、これに拘るものではない。さらに、固定盤２と可動盤４及び／又は固定盤２と可動盤４とに挟持される金型等には、成形材料３を加熱するヒータや熱媒通路等の加熱手段や冷却水通路等の冷却手段が設けられる。
【００１１】
シリンダ１４は、可動盤４が図２に示す型閉じ状態から離型・型開きに移行するときの力不足や可動盤４の傾きを補うものであり、第１圧締手段８に十分な出力がある場合や、離型・型開き時に可動盤４盤面が傾斜しても問題のない場合には設けなくてもよい。
【００１２】
第１圧締手段８は、比較的小型の複動式油圧シリンダ装置が好適に用いられるが、サーボモータ等による機械式のものであってもよい。第１圧締手段８は、水平に配置した矩形の可動盤４の重心すなわち二の対角線の交点に設けることが好ましい。このように構成することにより、可動盤４は水平姿勢を保って昇降可能である。
【００１３】
可動盤４が上昇して、図２に示す状態となったとき、可動盤４は、成形材料３の板厚方向の変化に倣って傾斜する。これを可能にするのは、図３のＢ部で示す傾斜手段と、図１のＣ部で示す揺動手段との作用に基づく。なお、第１圧締手段８は揺動手段を備えないが、第１圧締手段８が比較的小型のシリンダ装置であるため、そのロッドはシリンダとの間にガタ等を有し比較的小さな傾斜には対応可能であるためである。したがって、第１圧締手段８として比較的大型のシリンダ装置や剛性の高い機械式手段を用いた場合には、第１圧締手段８にも揺動手段を備えるようにしてもよい。また、成形材料３の傾きが板厚の差で１ｍｍ以下のように小さい場合であって、第１圧締手段８と同様にロッドとシリンダとの間のガタ等で傾きに対応可能なときには、第２圧締手段９の揺動手段も省略可能である。
【００１４】
複数好ましくは四の第２圧締手段９は、その上端面が、可動盤４の下面に固着された第１圧締手段８の等距離外方に固着され、その下部が揺動手段を介して基部７上面に揺動かつ摺動可能に係着される。第２圧締手段９は、比較的大型の単動又は複動の油圧シリンダ装置が好適に用いられる。第１圧締手段８は、可動盤４を上昇させ、金型（スタンパ）や搬送フィルム等を介して固定盤２と可動盤４との間で、可動盤４の面ならい作動を行わせ、成形材料３の表裏全面が均等に押圧されるようにする。その後、複数の第２圧締手段９を駆動させて、成形材料３をさらに圧締して、成形品となすのである。
【００１５】
上記第２圧締手段９の駆動開始時における作動は、その機構に応じて異なる。例えば、第２圧締手段９が油圧シリンダ装置の場合、第１圧締手段で可動盤を上昇中は弁を開放してシリンダ内へ作動油を流入させ、第２圧締手段の圧締開始時に弁を閉鎖してシリンダ内へ圧油を供給する機構がある。また、油圧シリンダを単動とし、第１圧締手段で可動盤を上昇中は油圧シリンダを非係合とし、第２圧締手段の圧締開始時に油圧シリンダを係合させるハーフナットを備えた機構もある。さらに、複動シリンダの上部に単動シリンダを附加した形の油圧シリンダ装置とし、第１圧締手段で可動盤を上昇中に複動シリンダの上方の部屋の容積が増大してその中に作動油が流入するように構成し、第２圧締手段の圧締開始時にこの部屋の作動油を密封するように切換えた後、前記附加した単動シリンダに圧油を供給する機構もある。
【００１６】
可動盤４の傾斜と第２圧締手段９の揺動手段について詳細に説明する。可動盤４と固定盤２との対向面で形成される空間形状とは異なる形状の成形材料３を可動盤４と固定盤２との間に配置して圧締する場合を、理解を容易にするため、図１に示すような断面楔状の板状材をもって例示する。
【００１７】
この成形材料３を可動盤４と固定盤２との対向面に配置し、第１圧締手段８により可動盤４を上昇させ成形材料３を固定盤２側の金型等に接触させると、可動盤４の右側は下向きの力を受けて可動盤４は傾き、球面軸受１１は支持軸１０が時計回りに微小角度回転変位することを許容する。このとき、第２圧締手段９は、その上端が可動盤４に固着されているので、その下端であるロッド１５は、圧締力を受けている球面部材１７上で時計回りに微小角度回転変位して揺動するとともに、圧締力に直交する方向の保持をする球面軸受１８を介して基部７上を左へ摺動移動する。この傾斜と揺動は、成形材料３の表裏が全面にわたって均一に押圧されるまで継続する。そしてその後、第２圧締手段９により、成形材料３を圧締しパターンや鏡面を成形材料３に転写成形して成形品となす。このとき、第２圧締手段９の圧締を開始するときの可動盤４の傾き又は別途設定した可動盤４の傾き等の所定の傾きを保持して可動盤４を平行移動させることが良好な成形品を得るために必要である。そのため、複数の位置検出器１３で計測した可動盤４の傾きが、第２圧締手段９の圧締を開始するときの可動盤４の傾き又は別途設定した可動盤４の傾き等の所定の傾きとなるように、第２圧締手段９の各々を個別にフィードバック制御するのである。
【００１８】
なお、第１圧締手段８は、可動盤４の昇降のみに用いるように例示したが、第２圧締手段９による圧締時にも第１圧締手段８の出力を加えるようにしてもよい。そのため、第２圧締手段９のみならず第１圧締手段８も含めて圧締手段ということができる。
【００１９】
ところで、第２圧締手段９で成形材料３を圧締するとき、成形材料３の傾きに応じて可動盤４が傾くため、圧締力は垂直方向からその傾き角度傾いて成形材料３に加圧作用する。そのため、成形材料３には傾いた圧締力の水平分力が作用し、可動盤４を横に移動させる力（図１の例では右側）が発生する。この力によって可動盤４が移動しないように弾発部材１２が設けられ、弾発部材１２は可動盤４を中心に保持させる。このように構成したため、傾いた成形材料３を圧締成形した場合であっても、成形材料３の表面に横ずれが発生せず、転写ずれのない良好な成形品を成形することができるとともに、複数の圧締手段を個別に制御することにより所定の傾きが保たれた高精度な成形品を得ることができる。
【００２０】
この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。例えば、タイバとしてボールスプラインを用いたが、スプライン筒のような案内部材との間に遊びがないものであれば従来の摺動部材やエア式の案内部材を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の熱プレス成形装置の型開き状態の縦断面正面図である。
【図２】本発明の熱プレス成形装置の型閉じ状態の縦断面正面図である。
【図３】図１又は図２におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図３におけるＢ部（傾斜手段）の拡大断面図である。
【図５】図１又は図２におけるＣ部（揺動手段）の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    熱プレス成形装置
２    固定盤
３    成形材料
４    可動盤
５    スプライン筒
６    タイバ
７    基部
８    第１圧締手段
９    第２圧締手段
１０  支持軸
１１  球面軸受
１２  弾発部材
１３  位置検出器
１４  シリンダ
１５  ロッド
１６  端面板
１７  球面部材
１８  球面軸受
１９  取付筒
２０  係着部材
Ｂ    傾斜手段
Ｃ    揺動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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