(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内の流体圧によりプレス板を駆動してワークをプレスするプレス装置であって、
ワーク当接面となるプレス面を有する前記「プレス板」、前記プレス板に対向配置された「チャンバ基体」、及び、平面視したときにリング状をなしており、前記プレス板と前記チャンバ基体との間に配置された「弾性パッキン」を含むプレスヘッドと、
前記ワークが配置された方向である予備プレス方向に予備押圧力を伝達する「予備押圧板」、及び、前記予備押圧板からみて前記ワークが配置された側とは反対側に配置され、前記予備押圧板に対して前記予備押圧力を印加する「予備押圧力印加機構」を含む予備押圧ユニットと、
を備え、
前記チャンバは、前記プレス板の内面、前記チャンバ基体の内面及び前記弾性パッキンに囲まれた空間によって構成されており、当該チャンバは、前記予備押圧ユニットによる予備押圧で前記弾性パッキンが圧縮変形した状態で、圧力流体源から前記チャンバの内部に圧力流体を導入することにより、前記プレス面における前記ワークへの本押圧力が発生するように構成されており、
前記予備プレス方向とは逆方向である反予備プレス方向への前記予備押圧板の移動を押える押え手段を更に備えた、
ことを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプレス装置において、
互いに対向する前記プレス板及び前記チャンバ基体のうち少なくとも一方の内面側にはパッキン溝が形成され、
前記弾性パッキンが、前記パッキン溝に落とし込まれて該パッキン溝に係合している、
ことを特徴とするプレス装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプレス装置において、
前記押え手段はストッパで構成され、
前記ストッパは、その一部が所定の固定部に当接又は固定され、その別の一部が前記予備押圧板と直接的に又は前記予備押圧板と連結した部材を介して間接的に当接するように構成されている、
ことを特徴とするプレス装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプレス装置において、
前記ストッパは、前記固定部の第１壁と、前記予備押圧板又は前記予備押圧板と連結した部材の第２壁と、の間に嵌挿されるくさび形の部材であり、
前記くさび形の部材は厚みが離散的に変化する階段状をなしている、
ことを特徴とするプレス装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプレス装置において、
前記ストッパは、前記固定部の第１壁と、前記予備押圧板又は前記予備押圧板と連結した部材の第２壁と、の間に嵌挿されるくさび形の部材であり、
前記くさび形の部材は厚みが連続的に変化するテーパー状をなしている、
ことを特徴とするプレス装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のプレス装置において、
前記予備押圧板は前記チャンバ基体が兼ねていることを特徴とするプレス装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載のプレス装置において、
前記予備押圧板及び前記プレス板は前記ワークを挟むように対向して配置されており、
前記プレスヘッドは前記ワークの下方に配置されていることを特徴とするプレス装置。
【請求項８】
ワーク当接面となるプレス面を有する「プレス板」、前記プレス板に対向配置された「チャンバ基体」、及び、平面視したときにリング状をなしており、前記プレス板と前記チャンバ基体との間に配置された「弾性パッキン」を含むプレスヘッドと、
前記ワークが配置された方向である予備プレス方向に予備押圧力を伝達する「予備押圧板」、及び、前記予備押圧板からみて前記ワークが配置された側とは反対側に配置され、前記予備押圧板に対して前記予備押圧力を印加する「予備押圧力印加機構」を含む予備押圧ユニットと、
前記予備プレス方向とは逆方向である反予備プレス方向への前記予備押圧板の移動を押さえる押え手段と、を備え、
前記チャンバが、前記プレス板の内面、前記チャンバ基体の内面及び前記弾性パッキンに囲まれた空間によって構成された、プレス装置を用いてワークをプレスするプレス方法であって、
前記予備押圧ユニットを前記ワークが配置されている方向に前進させる予備押圧ユニット前進工程と、
前記予備押圧ユニットを前記ワークが配置されている方向に更に移動させて前記ワークを予備押圧すると共に直接的又は間接的に前記弾性パッキンを圧縮変形させる予備押圧工程と、
前記弾性パッキンが圧縮変形した状態を保ちながら前記押え手段を有効化して前記予備押圧板の前記反予備プレス方向への変位を規制する押え手段有効化工程と、
圧力流体源から前記チャンバの内部に圧力流体を導入することにより前記プレス板を駆動して前記プレス面における前記ワークへの本押圧力を発生させる本押圧工程と、
をこの順序で含む、
ことを特徴とするプレス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス装置及びプレス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被押圧対象物であるワークをプレスするプレス装置が知られている。特許文献１にはプレス装置としての成形型が開示されている。図７（ａ）は特許文献１に記載された成形型（従来のプレス装置８００）を説明するために示す断面図である。
【０００３】
図７（ａ）に示すように、従来のプレス装置８００は、上型８０１のボディ８０１ａに下方に開口した圧力室８０５と、これを上方に導通する貫通孔８０６を有している。圧力室８０５にはプッシャ８０３が、貫通孔６にはピストン８０２がそれぞれ上下動自在に設けられている。ピストン８０２とプッシャ８０３との間の空間（封入空間８１０）には非圧縮性の流動体である圧力伝達媒体８０４が封入されている。型締めの際は、プレス上熱盤８０９よりピストン８０２に荷重が作用し、当該荷重が圧力伝達媒体８０４を介してプッシャ８０３に作用する。この荷重を利用してワーク８１５をプレスする。
なお、圧力伝達媒体８０４は封入空間８１０に封入されているため、その体積は基本的に一定である。また、圧力伝達媒体８０４の機能は、下型８０７の方向にプッシャ８０３を変位させる（ストロークさせる）ために力を伝達させるための単なる「介在物」としての機能となっている。
【０００４】
従来のプレス装置８００によれば、圧力伝達媒体８０４は流動体であるため、ピストン８０２より作用する荷重は、プッシャ８０３上面の全面に均等に分布するように伝達される。このため、プッシャ８０３のプレス面８１１に得られる面圧の状態を均一とすることができる。
【０００５】
特許文献２にはプレス装置としてのインプリント装置が開示されている。図７（ｂ）は、特許文献２に記載されたインプリント装置（別の従来のプレス装置９００）を説明するために示す断面図である。
【０００６】
図７（ｂ）に示すように、別の従来のプレス装置９００は、加圧室用筐体９３３、剛体部材９１１及びそれらに形成された凹部に係合する密閉部材９１２によって、加圧室９３０（チャンバ）が形成されている。
【０００７】
別の従来のプレス装置９００によれば、型９０１と被成形物９０２（併せてワークとする）を剛体部材９１１及び受圧ステージ９３２で挟む。なお、このとき密閉部材９１２はプレス方向Ｄ３には潰されておらず特段の変形はしていない。その後、加圧室９３０内に加圧手段９３５（圧力流体源）から流体を導入することにより、剛体部材９１１を現状よりも下方に変位させ（ストロークさせ）、これにより型９０１及び被成形物９０２を剛体部材９１１で加圧することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開平５−５１６１６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／０３５７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、面積が大きいワークを扱う場合、例えば従来のプレス装置８００においては、プッシャ８０３の面積（平面視したときのプレス面８１１の面積）もこれに対応して大きくすることとなる。この場合、プレス面８１１においては、パスカルの原理により面積に相応した大きな押圧力が発生する。ただ、その分だけプレス時にプレス面８１１がワーク８１５から受ける抗力についても大きくなる。当該抗力は、プレス面８１１、プッシャ８０３及び圧力伝達媒体８０４を介してピストン８０２に伝えられ、ピストン８０２を上方に押し戻すこととなり、そうなるとプレス面８１１に発生する押圧力を減退させる。
【００１０】
しかしながら、従来のプレス装置８００においては、当該抗力に耐えるための工夫は特段開示されておらず、広い面積でプレスするとき抗力の問題が解決できない。このため、プレス面８１１に十分な押圧力を発生させることができない場合がある。引用文献１に記載されたワーク８１５にあっては、プレスされると相当程度変形するような被押圧対象物を想定しており、そういった場合には当該抗力は比較的小さいため問題が顕在化しない。しかしながら、例えば高い剛性の材料を一部又は全部に含むようなワークの場合には、このような抗力の問題が顕在化し、プレス面に十分な押圧力を発生させることができない。
【００１１】
別の従来のプレス装置９００においても上記した抗力に耐えるための工夫は特段開示されておらず、広い面積でプレスするとき抗力の問題が解決できない。このため、プレス面（剛体部材９１１の下面）に十分な押圧力を発生させることができない場合がある。
【００１２】
そこで本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、広い面積でプレスする場合であってもプレス面に十分な押圧力を発生させることができるプレス装置を提供することを目的とする。また、広い面積でプレスする場合であってもプレス面に十分な押圧力を発生させることができるプレス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】
【００１３】
［１］本発明の一態様によればチャンバ内の流体圧によりプレス板を駆動してワークをプレスするプレス装置が提供される。このプレス装置は、ワーク当接面となるプレス面を有する前記「プレス板」、前記プレス板に対向配置された「チャンバ基体」、及び、平面視したときにリング状をなしており、前記プレス板と前記チャンバ基体との間に配置された「弾性パッキン」を含むプレスヘッドと、前記ワークが配置された方向である予備プレス方向に予備押圧力を伝達する「予備押圧板」、及び、前記予備押圧板からみて前記ワークが配置された側とは反対側に配置され、前記予備押圧板に対して前記予備押圧力を印加する「予備押圧力印加機構」を含む予備押圧ユニットと、を備える。
このプレス装置において、前記チャンバは、前記プレス板の内面、前記チャンバ基体の内面及び前記弾性パッキンに囲まれた空間によって構成されている。当該チャンバは、前記予備押圧ユニットによる予備押圧で前記弾性パッキンが圧縮変形した状態で、圧力流体源から前記チャンバの内部に圧力流体を導入することにより、前記プレス面における前記ワークへの本押圧力が発生するように構成されている。さらに、プレス装置は、前記予備プレス方向とは逆方向である反予備プレス方向への前記予備押圧板の移動を押える押え手段を備えている。
【００１４】
［２］上記のプレス装置において、互いに対向する前記プレス板及び前記チャンバ基体のうち少なくとも一方の内面側にはパッキン溝が形成され、前記弾性パッキンが、前記パッキン溝に落とし込まれて該パッキン溝に係合するように構成してもよい。
【００１５】
［３］上記［１］，［２］のプレス装置において、前記押え手段はストッパで構成され、前記ストッパは、その一部が所定の固定部に当接又は固定され、その別の一部が前記予備押圧板と直接的に又は前記予備押圧板と連結した部材を介して間接的に当接するように構成してもよい。
【００１６】
［４］上記［３］のプレス装置において、前記ストッパは、前記固定部の第１壁と、前記予備押圧板又は前記予備押圧板と連結した部材の第２壁と、の間に嵌挿されるくさび形の部材であり、前記くさび形の部材は厚みが離散的に変化する階段状をなしている、ものであってもよい。
【００１７】
［５］上記［３］のプレス装置において、前記ストッパは、前記固定部の第１壁と、前記予備押圧板又は前記予備押圧板と連結した部材の第２壁と、の間に嵌挿されるくさび形の部材であり、前記くさび形の部材は厚みが連続的に変化するテーパー状をなしている、ものであってもよい。
【００１８】
［６］上記［１］〜［５］のプレス装置において、前記予備押圧板は前記チャンバ基体が兼ねているものとしてもよい。
【００１９】
［７］あるいは、上記［１］〜［５］のプレス装置において、前記予備押圧板及び前記プレス板は前記ワークを挟むように対向して配置されており、前記プレスヘッドは前記ワークの下方に配置されているものとしてもよい。
【００２０】
［８］本発明の一態様によれば所定のプレス装置を用いてワークをプレスするプレス方法が提供される。
所定のプレス装置は、ワーク当接面となるプレス面を有する「プレス板」、前記プレス板に対向配置された「チャンバ基体」、及び、平面視したときにリング状をなしており、前記プレス板と前記チャンバ基体との間に配置された「弾性パッキン」を含むプレスヘッドと、前記ワークが配置された方向である予備プレス方向に予備押圧力を伝達する「予備押圧板」、及び、前記予備押圧板からみて前記ワークが配置された側とは反対側に配置され、前記予備押圧板に対して前記予備押圧力を印加する「予備押圧力印加機構」を含む予備押圧ユニットと、前記予備プレス方向とは逆方向である反予備プレス方向への前記予備押圧板の移動を押さえる押え手段と、を備え、前記チャンバが、前記プレス板の内面、前記チャンバ基体の内面及び前記弾性パッキンに囲まれた空間によって構成されている。
かかるプレス方法は、前記予備押圧ユニットを前記ワークが配置されている方向に前進させる予備押圧ユニット前進工程と、前記予備押圧ユニットを前記ワークが配置されている方向に更に移動させて前記ワークを予備押圧すると共に直接的又は間接的に前記弾性パッキンを圧縮変形させる予備押圧工程と、前記弾性パッキンが圧縮変形した状態を保ちながら前記押え手段を有効化して前記予備押圧板の前記反予備プレス方向への変位を規制する押え手段有効化工程と、圧力流体源から前記チャンバの内部に圧力流体を導入することにより前記プレス板を駆動して前記プレス面における前記ワークへの本押圧力を発生させる本押圧工程と、をこの順序で含む。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のプレス装置及びプレス方法によれば、広い面積でプレスする場合であってもプレス面に十分な押圧力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態１に係るプレス装置１を説明するための図である。
【図２】実施形態１に係るプレス方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】実施形態１に係るプレス方法における予備押圧ユニット前進工程Ｓ２０〜本押圧工程Ｓ５０を説明するために示す断面図である。
【図４】実施形態２に係るプレス装置２を説明するために示す断面図である。
【図５】変形例を説明するために示す図である。
【図６】変形例を説明するために示す図である。
【図７】特許文献１に記載された成形型（従来のプレス装置８００）及び特許文献２に記載されたインプリント装置（別の従来のプレス装置９００）を説明するために示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係るプレス装置及びプレス方法の実施形態について図面を参照して説明する。各図面は一例を示した模式図であり、必ずしも実際の寸法、比率等を厳密に反映したものではない。
【００２４】
［実施形態１］
１．実施形態１に係るプレス装置１の構成
図１は、実施形態１に係るプレス装置１を説明するための図である。図１（ａ）は、プレス装置１の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ切断線で弾性パッキン１３０を切断して予備プレス方向Ｄ１に沿って視たときの図であり、プレス板１１０も併せて示している。図１（ａ）に描かれている弾性パッキン１３０及びプレス板１１０の様子は、図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図の様子と同じものという関係になっている。
【００２５】
（１）プレス装置１の概要
図１（ａ）に示すように、実施形態１に係るプレス装置１は、チャンバ１０（後述）内の流体圧によりプレス板１１０（後述）を駆動してワークＷをプレスするプレス装置である。プレス装置１は、プレスヘッド１００と予備押圧ユニット２００とを備える。
【００２６】
ワークＷは被押圧対象物である。ワークＷは如何なるものであってもよい。例えば、ラミネート処理に付されるようなワークであってもよい。図１（ａ）では、材料ｍ１、材料ｍ２及び接着剤ａ１からなるワークＷを例示している。実施形態１に係るプレス装置１は、材料ｍ１が高い剛性を有するような材料である場合にも好適に実施することができる。
ワークＷは、実施形態１では、プレス板１１０（後述）と基台であるテーブル５００との間に配置される。
【００２７】
（２）プレスヘッド１００
プレスヘッド１００は、ワークＷに対して押圧力を付与してプレスするためのヘッドである。プレスヘッド１００は、プレス板１１０、チャンバ基体１２０及び弾性パッキン１３０を含んでいる。
【００２８】
プレス板１１０は、ワークＷと当接する面（ワーク当接面）となるプレス面１１１を有する。また、プレス板１１０は、プレス板１１０からみてプレス面１１１とは反対側に、後述するチャンバ１０の一部を構成する「プレス板の内面１１２」を有する。プレス板１１０は剛体である。
プレス面１１１は、ワークＷと当接してワークＷを押圧する面となる。プレス面１１１は如何なる形状であってもよい。プレス面１１１は、図示したように平面であってもよいし、曲面であってもよいし、ワークＷの上方の形状に合わせて凹凸が設けられた面であってもよい。
「プレス板の内面１１２」は如何なる形状であってもよいが平面であることが望ましい。
なお、プレス装置１をラミネータとして応用する場合には、プレス板１１０又は／及びテーブル５００の内部にヒータ（図示を省略）を内蔵させてもよい。
【００２９】
チャンバ基体１２０は、チャンバ１０の一部を構成する「チャンバ基体の内面１２２」を有する。チャンバ基体１２０は、この「チャンバ基体の内面１２２」がプレス板の内面１１２と対向するようにして、プレス板１１０に対向配置されている。「チャンバ基体の内面１２２」は如何なる形状であってもよいが、プレス板の内面１１２と共にチャンバ１０を形成するため、上記例に対応して平面であることが望ましい。
チャンバ基体１２０は、チャンバ基体１２０からみて「チャンバ基体の内面１２２」とは反対側に「チャンバ基体の外面１２１」を有する。チャンバ基体１２０は剛体である。
チャンバ基体１２０には、チャンバ基体１２０の外部と「チャンバ基体の内面１２２」との間を貫通する流体導入口１２５が設けられており、この流体導入口１２５を通じてチャンバ１０内に圧力流体ＦＬ（後述）を導入することができるようになっている。
【００３０】
弾性パッキン１３０は、外部から力を受けると弾性変形する部材である。弾性パッキン１３０の長さ方向に垂直な平面で切断したときの断面の形状は、特に限定されるものではないが、例えば円形をなしていてもよい《図１（ａ）参照》。
また、弾性パッキン１３０は、図１（ｂ）に示すように、予備プレス方向Ｄ１に沿って視たときに（平面視したときに）リング状をなしている。このリングの内側の領域はチャンバ１０に対応する領域となる。
弾性パッキン１３０は、プレス板１１０とチャンバ基体１２０との間に配置されて、上記リングの内側の領域と外側の領域との間の物質の行き来を遮断する。
【００３１】
（３）予備押圧ユニット２００
予備押圧ユニット２００は、予備プレス方向Ｄ１にワークＷを予備押圧すると共に弾性パッキン１３０を圧縮変形させるユニットである。予備押圧ユニット２００は、予備押圧板２１０及び予備押圧力印加機構２２０を含んでいる。
【００３２】
予備押圧板２１０は、ワークＷが配置された方向である予備プレス方向Ｄ１に予備押圧力を伝達する。なお、実施形態１に係るプレス装置１において、予備押圧板２１０は上記したチャンバ基体１２０が兼ねている。
予備押圧板２１０は剛体である。予備押圧板２１０のワークＷ配置側の内面は平面であることが望ましい。予備押圧板２１０は、予備押圧板２１０からみてワークＷ配置側とは反対側に第２壁２１２を有している。第２壁２１２は押え手段３００（後述）と当接する壁である。
【００３３】
予備押圧力印加機構２２０は、予備押圧板２１０に対して予備押圧力を印加する機構である。予備押圧力印加機構２２０は、予備押圧板２１０からみてワークＷが配置された側とは反対側に配置されている。
予備押圧力印加機構２２０は、図１（ａ）等において予備押圧板２１０と連結した適宜の部材（符号なし）及び太矢印により模式的に示しているが、予備押圧板２１０に対し予備押圧力を印加することができれば如何なる構成で実現してもよい。例えば、図示しないサーボータ及びボールねじ等をもって実現してもよいし、図示しない油圧シリンダをもって実現してもよい。
予備押圧力印加機構２２０は、予備押圧力を印加する機能だけでなく、ワークＷと予備押圧板２１０との間の距離を変更する機能、すなわち予備押圧板２１０（実施形態１においては併せてプレスヘッド１００も）を昇降させてワークＷとの間のクリアランスを変更する機能を併せて具備させてもよい。
【００３４】
（４）チャンバ１０及び本押圧力の発生機構
上記したプレス板の内面１１２、チャンバ基体の内面１２２及び弾性パッキン１３０に囲まれた空間によってチャンバ１０が構成されている。
このチャンバ１０は、予備押圧ユニット２００による予備押圧で弾性パッキン１３０が圧縮変形した状態で、圧力流体源４００からチャンバ１０の内部に圧力流体ＦＬ《符号は後述の図３（ｅ）参照》を導入することにより、プレス面１１１におけるワークＷへの本押圧力ＰＲ２《符号は後述の図３（ｅ）参照》が発生するように構成されている。
なお、圧力流体源４００は、例えば工場の圧縮空気源のような流体源（図示を省略）と、流体源からの流体圧を増圧する増圧器（図示を省略）とから構成してもよい。この圧力流体源４００から供給される圧力流体ＦＬは、チューブ４９０等の流体通路を通じてチャンバ基体１２０の流体導入口１２５から、チャンバ１０内に導入されるようになっている。なお、図１（ａ）において圧力流体源４００はプレス装置１の外部に配置されているが、これに限定されるものではなく、圧力流体源４００はプレス装置１の内部に含まれていてもよい。
【００３５】
（５）押え手段３００
本押圧力ＰＲ２を発生するとワークＷ側からの大きな抗力が生じる。このため、プレス装置１は、抗力に耐えられるように押え手段３００を更に備えている。押え手段３００は、予備プレス方向Ｄ１とは逆方向である反予備プレス方向Ｄ２への予備押圧板２１０の移動を押え、予備押圧板２１０の反予備プレス方向Ｄ２への変位を規制する。
【００３６】
押え手段３００は如何なる構成で実現してもよい。図１に示す例では、押え手段３００はストッパ３１０で構成されている。
具体的には、ストッパ３１０は、固定部５１０の第１壁５１１と予備押圧板２１０の第２壁２１２との間に嵌挿されるくさび形の部材であって、当該くさび形の部材は厚みが離散的に変化する階段状をなしたものである（階段状のくさび形の部材３１２）。
なお、固定部５１０は基台（テーブル５００）に対し固定的な部位であり、且つ、剛体の部位である。
【００３７】
実施形態１に係るプレス装置１では、ストッパ３１０は、その一部が所定の固定部５１０に当接（後述する変形例７においては「固定」）され、その別の一部が予備押圧板２１０と直接的に（後述する変形例４においては予備押圧板２１０と連結した部材を介して間接的に）当接するように構成されている。
図１に示す例では、ストッパ３１０は、その一部（階段状のステップ部分）が所定の固定部５１０に当接され、その別の一部（ステップ部分とは反対の側の部分）が予備押圧板２１０と直接的に当接するように構成されている。
【００３８】
２．実施形態１に係るプレス装置１の動作／プレス方法
次に図２及び図３を用いて実施形態１に係るプレス方法の説明を行う。なお、実施形態１に係るプレス装置１の動作は実施形態１に係るプレス方法と実質的に同様の内容となるため、プレス装置１の動作の説明は以下のプレス方法の説明を援用する。
【００３９】
図２は、実施形態１に係るプレス方法を説明するためのフローチャートである。図３は、実施形態１に係るプレス方法における予備押圧ユニット前進工程Ｓ２０〜本押圧工程Ｓ５０を説明するために示す断面図である。図３（ａ）〜図３（ｅ）のいずれの図においても説明を行うための主要な部分のみを図示しており他の部分の図示は省略している。
【００４０】
（１）実施形態１に係るプレス方法の概要
実施形態１に係るプレス方法は、次に説明する所定のプレス装置を用いてワークをプレスする方法である。
すなわち、所定のプレス装置とは、ワーク当接面となるプレス面１１１を有する「プレス板１１０」、プレス板１１０に対向配置された「チャンバ基体１２０」、及び、平面視したときにリング状をなしており、プレス板１１０とチャンバ基体１２０との間に配置された「弾性パッキン１３０」を含むプレスヘッド１００と、ワークＷが配置された方向である予備プレス方向Ｄ１に予備押圧力ＰＲ１《符号は後述の図３（ｃ）参照》を伝達する「予備押圧板２１０」、及び、予備押圧板２１０からみてワークＷが配置された側とは反対側に配置され、予備押圧板２１０に対して予備押圧力を印加する「予備押圧力印加機構２２０」を含む予備押圧ユニット２００と、予備プレス方向Ｄ１とは逆方向である反予備プレス方向Ｄ２への予備押圧板２１０の移動を押さえる押え手段３００と、を備え、プレス板の内面１１２、チャンバ基体の内面１２２及び弾性パッキン１３０に囲まれた空間によってチャンバ１０が構成されたものである（図１を併せて参照）。
【００４１】
図２に示すように、実施形態１に係るプレス方法は、予備押圧ユニット前進工程Ｓ２０と、予備押圧工程Ｓ３０と、押え手段有効化工程Ｓ４０と、本押圧工程Ｓ５０とをこの順序で含む。
なお、予備押圧ユニット前進工程Ｓ２０の前にワーク給材工程Ｓ１０を設けてもよい。また、本押圧工程Ｓ５０の後に、圧力流体導入解除工程Ｓ６０、押え手段無効化工程Ｓ７０及び予備押圧ユニット後退工程Ｓ８０をこの順序で設けてもよい（いずれの工程についても図示を省略）。
【００４２】
（２）プレス方法の詳細
（２−１）ワーク給材工程Ｓ１０
ワーク給材工程Ｓ１０は、テーブル５００とプレスヘッド１００との間にワークＷを配置して、プレス装置１にワークＷを給材する工程である。
【００４３】
（２−２）予備押圧ユニット前進工程Ｓ２０
図３（ａ）は、予備押圧ユニット前進工程Ｓ２０を示す断面図である。
予備押圧ユニット前進工程Ｓ２０は、予備押圧ユニット２００をワークＷが配置されている方向Ｄ３に前進させる工程である。具体的には、ワークＷの表面側及び裏面側がプレス面１１１を含む他の部材と接触し、且つ、弾性パッキン１３０が未だ圧縮変形しない状態《実施形態１では図３（ｂ）に示す状態》にまで予備押圧ユニット２００を前進させる工程である。
このとき、プレスヘッド１００では弾性パッキン１３０は圧縮変形しておらず、プレス板１１０とチャンバ基体１２０との間の間隔（チャンバのギャップ）はおおよそＧ１となっている。
なお、実施形態１においては予備押圧ユニット２００の予備押圧板２１０がプレスヘッド１００のチャンバ基体１２０を兼ねているため、予備押圧ユニット２００の前進（下降）に伴ってプレスヘッド１００も前進（下降）する。
【００４４】
（２−３）予備押圧工程Ｓ３０
図３（ｂ）は、予備押圧工程Ｓ３０を開始する段階を示す断面図である。図３（ｂ）の下の図は上の図における２点鎖線Ｃで囲まれた領域を拡大した要部拡大断面図である《以下の図３（ｃ）〜図３（ｅ）における２点鎖線Ｃに関しても同様》。図３（ｃ）は、予備押圧工程Ｓ３０を完了した段階を示す断面図である。
予備押圧工程Ｓ３０は、予備押圧ユニット２００をワークＷが配置されている方向Ｄ３に更に移動させて、ワークＷを予備押圧すると共に直接的又は間接的に弾性パッキン１３０を圧縮変形させる工程である。
予備押圧工程Ｓ３０を行うと予備押圧力ＰＲ１により弾性パッキン１３０が圧縮変形する。そのため、チャンバのギャップは、予備押圧工程Ｓ３０の開始前にＧ１であったとすると、予備押圧工程Ｓ３０の終了後はＧ２（但し、Ｇ２＜Ｇ１）となる。
【００４５】
（２−４）押え手段有効化工程Ｓ４０
図３（ｄ）は、押え手段有効化工程Ｓ４０を説明するために示す断面図である。
押え手段有効化工程Ｓ４０は、弾性パッキン１３０が圧縮変形した状態を保ちながら押え手段３００を有効化して予備押圧板２１０の反予備プレス方向Ｄ２への変位を規制する工程である。
具体的には、例えば、押え手段３００として、ストッパ３１０（更に具体的には厚みが離散的に変化する階段状のくさび形の部材３１２）を採用しつつ、当該ストッパ３１０を固定部５１０の第１壁５１１と予備押圧板２１０の第２壁２１２との間に嵌挿して、押え手段３００を有効化する。このとき、ストッパ３１０の一部（階段状のステップ部分）を所定の固定部５１０に当接させ、ストッパ３１０の別の一部（ステップ部分とは反対の側の部分）を予備押圧板２１０と直接的に当接させる。
これにより、予備押圧板２１０が反予備プレス方向Ｄ２へ移動することを阻止することができる。このときチャンバのギャップはおおよそＧ２を維持している。この状態《図３（ｄ）》におけるプレス面１１１の位置が本押圧を行うときの原点（本押圧原点）となる。
なお、押え手段３００を有効化してから、本押圧工程Ｓ５０を経て、圧力流体導入解除工程Ｓ６０を行うまでの間は、予備押圧力印加機構２２０の動力源をオフとしてもよい。
【００４６】
（２−５）本押圧工程Ｓ５０
図３（ｅ）は、本押圧工程Ｓ５０を説明するために示す断面図である。
本押圧工程Ｓ５０は、圧力流体源４００からチャンバ１０の内部に圧力流体ＦＬを導入することによりプレス板１１０を駆動してプレス面１１１におけるワークＷへの本押圧力ＰＲ２を発生させる工程である。
具体的には、圧力流体源４００から供給される圧力流体ＦＬを、チューブ４９０等の流体通路を通じてチャンバ基体１２０の流体導入口１２５からチャンバ１０内に導入する。  圧力流体ＦＬの圧力は適宜に設定することができる。
以上の工程を実施することにより、本押圧力ＰＲ２が発生しワークＷが厚み方向にプレスされて、プレス機に課せられた所期の目的を達成することができる。
なお、このとき、チャンバのギャップはＧｘ（但し、Ｇ２≦Ｇｘ＜Ｇ１）となる。
【００４７】
（２−６）後処理
その後、圧力流体導入解除工程Ｓ６０においてチャンバ１０内への圧力流体ＦＬの導入を中断し、チャンバ１０内を大気開放する（図示を省略）。次いで、押え手段無効化工程Ｓ７０において押え手段３００を解除・無効化する（図示を省略）。次いで、予備押圧ユニット後退工程Ｓ８０において、予備押圧ユニット２００をワークＷが配置されている方向Ｄ３とは逆の方向に移動（後退）させて、ワークＷと所定の部材とのクリアランスを生じさせる（図示を省略）。このようにして、プレス処理を行ったワークＷ’（図示を省略）を取り出すことができる。
【００４８】
３．実施形態１に係るプレス装置１及びプレス方法の効果
実施形態１に係るプレス装置１は上記したような構成を有しているため、次のような効果を奏することができる。
【００４９】
（１）実施形態１に係るプレス装置１は上記したような「押え手段３００」を備えている。このため、プレスの際にワークＷの側から大きな抗力が生じたときであっても、押え手段３００が予備押圧板２１０の反予備プレス方向Ｄ２への変位を規制するため、予備押圧板２１０の反予備プレス方向Ｄ２への移動を押えこむことができる。それにより、チャンバ１０の体積も変わることなく、つまりはチャンバ１０内の流体圧が減退することもなく、プレス面１１１に十分な押圧力ＰＲ２を発生させることができる。
以上より、実施形態１に係るプレス装置１によれば、広い面積でプレスする場合であってもプレス面に十分な押圧力を発生させることができる。
【００５０】
特に広い面積でプレスするときには好適に実施形態１に係るプレス装置１を適用することができる。
例えば、ワークＷの大きさに対応して、チャンバ１０を平面視したときの面積（弾性パッキン１３０が形成するリングの内側の領域の面積）を４００ｃｍ２（縦２０ｃｍ×横２０ｃｍ）であると仮定する。工場の圧縮空気の圧を０．５Ｍｐａ（５ｋｇｗ／ｃｍ２）とし、増圧器によってこの圧を４倍した空気（２０ｋｇｗ／ｃｍ２）を「圧力流体ＦＬ」として使用したとする。この圧力流体ＦＬをチャンバ１０内に導入すると、当該リングの内側の領域に発生する力（ひいてはプレス面１１１に発生する本押圧力ＰＲ２）は、４００×２０＝８０００ｋｇｗ＝８ｔｗと相応に大きなものとなる。したがって、ワークＷの特性にも依るが抗力の大きさもこれ対応する大きさ（例えば８ｔｗ）となる。
したがって、例えば別の従来のプレス装置９００においては、加圧室用筐体９３３は抗力に耐えることができずに上方に押し戻され、そうなるとプレス面（剛体部材９１１の下面）に発生する押圧力を減退させることとなる。
一方で、実施形態１に係るプレス装置１によれば、上記したような押え手段３００を備えているため、そのようなことはなく、プレス面１１１に十分な押圧力ＰＲ２を発生させることができる。
【００５１】
（２）また、実施形態１に係るプレス装置１では、本押圧における実質的なストローク量は極小となっている。すなわち、上記した押え手段有効化工程Ｓ４０を完了した時点のプレス面１１１のレベルを基準としたときに、圧縮された弾性パッキン１３０が圧力流体ＦＬ導入により元の状態に向けて伸びた量（変位）が本押圧における実質的なストローク量である。この実質的なストローク量は巨視的に言えばほぼ０であるとも言える。
このように、大きな力を発揮する場面となる本押圧（本押圧工程Ｓ５０）において、関連する部材のストロークが極小であるため、実施形態１に係るプレス装置１は安全性の高いプレス装置となる。また、何等かの故障により圧力流体ＦＬの導入が不完全になった場合でも、チャンバ１０内の圧が下がるのみで、プレス面１１１のプレス方向へのストロークはそれ以上発生しない。この点においても実施形態１に係るプレス装置１は安全性の極めて高いプレス装置となる。
また、逆に、本押圧に必要なストロークが極小であるため、チャンバ１０の高さを極小とすることも可能であり、それに対応するようにチャンバ１０の体積も極小とすることができる。そのため、スペース効率が良く、より小さなエネルギーで高い本押圧力を出力することができる。このため実施形態１に係るプレス装置１は省資源のプレス装置となる。
【００５２】
（３）また、本押圧を行っている際（本押圧工程Ｓ５０）には、押え手段３００／ストッパ３１０によって抗力を押え込んでいるため、その間（時間）は、予備押圧力印加機構２２０の動力（例えば図示しないサーボモータ）をオフとしておいてもよい。このため実施形態１に係るプレス装置１は省エネルギーのプレス装置となる。
例えば、ストッパ３１０に代わって高出力のサーボモータ（図示を省略）を用いて上記した８ｔｗに対抗する力を出力して予備押圧板２１０の上昇を押え込むこともできるが、その間は多大な電力を投入する必要がある。例えば、プレス装置をラミネータとして使用する場合には、ラミネートのための本押圧の所要時間として２０分〜３０分を要する場合も少なくなく、長い場合には１時間程度を要する場合もある。この間は多大な電力を消費することとなるが、実施形態１に係るプレス装置１によれば、ストッパ３１０で押えを行っている間は、このようなサーボモータ（図示を省略）の動力をオフとすることができ、その間の消費エネルギーは丸ごと省くことができる。
【００５３】
（４）また、好適な一態様として、プレス装置１の押え手段３００はストッパ３１０で構成され、このストッパ３１０は、その一部が所定の固定部５１０に当接し、その別の一部が予備押圧板２１０と直接的に当接するものとしている。
このため、簡易な構成でありながら確実に予備押圧板２１０の反予備プレス方向Ｄ２への移動を押え込むことができる。
【００５４】
（５）また、好適な一態様として、プレス装置１のストッパ３１０は、固定部５１０の第１壁５１１と予備押圧板２１０の第２壁２１２との間に嵌挿される厚みが離散的に変化する階段状をなしたくさび形の部材３１２としている。ストッパ３１０をこのようなものとしているため、ワークＷの厚み、弾性パッキン１３０の圧縮度合い等の仕様変更に応じて、第１壁５１１〜第２壁２１２の間隔も適切に段階的に変更することができる。
【００５５】
（６）また、好適な一態様として、予備押圧板２１０はチャンバ基体１２０が兼ねている。このため、部材を少なくすることができ、また、その分の占有スペースが省かれるため、経済的にも有利なプレス装置を実現することができる。
【００５６】
（７）さらに、実施形態１に係るプレス方法は、弾性パッキン１３０を圧縮変形させる予備押圧工程Ｓ３０と、押え手段３００を有効化して予備押圧板２１０の反予備プレス方向Ｄ２への変位を規制する押え手段有効化工程Ｓ４０と、チャンバ１０の内部に圧力流体ＦＬを導入することによりプレス板１１０を駆動してプレス面１１１におけるワークＷへの本押圧力ＰＲ２を発生させる本押圧工程Ｓ５０と、をこの順序で実行するものとなっている。
このため、プレスの際にワークＷの側から大きな抗力が生じそうなときであっても、押え手段有効化工程Ｓ４０において押え手段３００を有効化しているため、予備押圧板２１０の反予備プレス方向Ｄ２への移動を押えこむことができる。それにより、本押圧工程Ｓ５０においてもチャンバ１０の体積が変わることなく、つまりはチャンバ１０内の流体圧が減退することもなく、プレス面１１１に十分な押圧力ＰＲ２を発生させることができる。
以上より、実施形態１に係るプレス方法によれば、広い面積でプレスする場合であってもプレス面に十分な押圧力を発生させることができる。
なお、実施形態１に係るプレス方法は、実施形態１に係るプレス装置１を用いて実施することができるため、プレス装置１の特徴に基づく効果を同様に奏することができる。
【００５７】
［実施形態２］
図４は、実施形態２に係るプレス装置２を説明するために示す断面図である。実施形態２において、基本的な構成及び特徴が実施形態１と同じ構成要素については、実施形態１と同じ符号を使用し又は符号を付すことを省略し、それらの構成要素の説明は省略する。
【００５８】
実施形態２に係るプレス装置２は、基本的には実施形態１に係るプレス装置１と同様の構成を有するが、プレスヘッドがワークＷの下方に配置されている点において実施形態１に係るプレス装置１とは異なる。
すなわち、図４に示すように、実施形態２に係るプレス装置２は、予備押圧板２１０及びプレス板１１０はワークＷを挟むように対向して配置されており、プレスヘッド１００’はワークＷの下方に配置されている。チャンバ基体１２０’には流体導入口１２５が設けられている。圧力流体源４００から供給された圧力流体ＦＬは当該流体導入口１２５よりチャンバ１０の内部に導入することができるようになっている。
【００５９】
このような実施形態２に係るプレス装置２によれば、例えば、圧力流体として液体を用いる場合に、万が一当該液体がチャンバ１０から漏れたとしても、チャンバ１０を有するプレスヘッド１００’がワークＷの下方に配置されているため、チャンバ１０’よりも上方にあるワークＷを汚すこともない。
【００６０】
なお、実施形態２に係るプレス装置２は、プレスヘッド１００’がワークＷの下方に配置されている点以外の構成においては、実施形態１に係るプレス装置１と基本的に同様の構成を有する。そのため、実施形態１に係るプレス装置１が有する効果のうち該当する効果を同様に奏する。
【００６１】
［変形例］
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００６２】
（１）上記実施形態において記載した構成要素の数、材質、形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。
【００６３】
（２）図５は変形例を説明するために示す図である。図５（ａ）は変形例１のプレスヘッド１００’’を、図５（ｂ）は変形例２のプレスヘッド１００’’’を、図５（ｃ）は変形例３の弾性パッキン１３０’をそれぞれ示す。
【００６４】
各実施形態において弾性パッキン１３０は、平面状のプレス板の内面１１２及び平面状のチャンバ基体の内面１２２の間に配置されていた。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、互いに対向するプレス板１１０’及びチャンバ基体１２０，１２０’’のうち少なくとも一方の内面側にはパッキン溝１１４が形成され、弾性パッキン１３０が、パッキン溝１１４に落とし込まれて該パッキン溝１１４に係合するように構成してもよい（変形例１及び変形例２）。
このようにパッキン溝１１４を構成して、パッキン溝１１４に弾性パッキン１３０を係合させることにより、チャンバ１０のシール性をより高めることができる。
また、後述するように弾性パッキンの平面形状を略方形・円形以外の任意の異形状に構成してプレスする場合にも、本押圧を行うときには弾性パッキンが流体圧によって外側に引っ張られるところ、弾性パッキンがパッキン溝１１４によって動きを規制されることになり、任意の異形状を維持しながらプレスを行うことができる。
【００６５】
また各実施形態において弾性パッキン１３０を平面視したときの形状は略方形であったが《図１（ｂ）参照》、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、円形であってもよい。また、図５（ｃ）に示すような略方形・円形以外のワークＷの形状に適合させた任意の異形状の弾性パッキン１３０’としてもよい（変形例３）。
弾性パッキン１３０，１３０’が形成するリングの内側の領域では、均一の流体圧を受けることとなり、プレス面１１１側でも当該リングの形状の内側の領域に対応する部分では押圧力が均一に生じるものと考えられる。そして、当該リングの形状の外側の領域に対応する部分では本押圧力も当該リングから遠ざかるにつれて徐々に下がるものと考えられる。こうしたことから、プレスしたいワークＷの形状に応じて弾性パッキン１３０，１３０’の形状を適宜に設定（任意の異形状の弾性パッキン１３０’など参照）することにより、必要十分なだけの領域で必要十分なだけ圧力流体の量を導入すればよく、その分、圧力流体源４００の負荷が減り、省エネルギーとすることができる。
【００６６】
（３）図６は変形例を説明するために示す図である。図６（ａ）は変形例４の予備押圧ユニット２００’を、図６（ｂ）は変形例５の押え手段であるテーパー状のくさび形の部材３１４を、図６（ｃ）は変形例６の押え手段である半固定的な押え治具３１６をそれぞれ示す。
【００６７】
各実施形態及び上記変形例において押え手段３００としてのストッパ３１０は、例えば、階段状のくさび形の部材３１２を用いて直に予備押圧板２１０に当接していた（図１、図３及び図４参照）。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。
【００６８】
図６（ａ）に示すように、予備押圧板と連結した部材２３０としてポスト２３４を導入し、ストッパ３１０を固定部５１０の第１壁５１１とポスト２３４の第２壁２３２との間に嵌挿してもよい（変形例４）。
【００６９】
また、図６（ｂ）に示すように、ストッパ３１０として、厚みが連続的に変化するテーパー状をなしたくさび形の部材３１４として構成し、これを固定部５１０の第１壁５１１と、予備押圧板２１０（又はポスト２３４等の予備押圧板と連結した部材２３０）の第２壁２１２（２３２）と、の間に嵌挿してもよい(変形例５）。
このようなテーパー状をなしたくさび形の部材３１４とすることで、ワークＷの厚み、弾性パッキン１３０の圧縮度合い等の仕様変更に応じて、第１壁５１１〜第２壁２１２，２３２の間隔も適切に任意に無段階で変更することができる。
【００７０】
また、図６（ｃ）に示すように、ストッパ３１０として半固定的な押え治具３１６を導入してもよい。例えば、半固定的な押え治具３１６をバカ穴が形成された部材３１７及びボルトねじ３１８で構成し、固定部５１０’にはタップ（ねじ穴）を開けておく。その上で、ボルトねじ３１８をバカ穴に貫通させながら固定部５１０のタップに螺合させてバカ穴が形成された部材３１７を固定部５１０と一体化してもよい。こうした上で、バカ穴が形成された部材３１７の一部を予備押圧板２１０（又はポスト２３４等の予備押圧板と連結した部材２３０）に当接させることにより、予備押圧板２１０を直接的又は間接的に押さえることができる（変形例６）。
【００７１】
（４）各実施形態及び上記変形例においては流体導入口１２５をチャンバ基体１２０，１２０’，１２０’’に設けた例を示した。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。流体導入口１２５をプレス板１１０，１１０’の側に設けてもよい。
【００７２】
（５）各実施形態及び上記変形例においては、圧力流体ＦＬとして空気を用いる例で説明を行った。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧力流体ＦＬとして、他の気体（不活性ガス等）、水・油等の液体を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１，２…プレス装置、１０，１０'…チャンバ、１００，１００'，１００''…プレスヘッド、１１０，１１０'…プレス板、１１１，８１１…プレス面、１１２…プレス板の内面、１１４…パッキン溝、１２０，１２０’，１２０'…チャンバ基体、１２１…チャンバ基体の外面、１２２…チャンバ基体の内面、１２５…流体導入口、１３０，１３０'…弾性パッキン、２００，２００'…予備押圧ユニット、２１０…予備押圧板、２１２…第２壁、２２０…予備押圧力印加機構、２３０…予備押圧板と連結した部材、２３２…第２壁、２３４…ポスト、３００…押え手段、３１０…ストッパ、３１２…階段状のくさび形の部材、３１４…テーパー状のくさび形の部材、３１６…半固定的な押え治具、３１７…バカ穴が形成された部材、３１８…ボルトねじ、４００…圧力流体源、４９０…チューブ、５００…テーブル、５１０…固定部、５１１…第１壁、８００…従来のプレス装置、８０１…上型、８０１ａ…ボディ、８０２…ピストン、８０３…プッシャ、８０４…圧力伝達媒体、８０５…圧力室、８０６…貫通孔、８０７…下型、８０９…プレス上熱盤、８１０…封入空間、８１５，Ｗ，Ｗ’…ワーク、９００…別の従来のプレス装置、９０１…型、９０２…被成形物、９１１…剛体部材、９１２…密閉部材、９３０…加圧室、９３２…受圧ステージ、９３３…加圧室用筐体、９３５…加圧手段
【要約】
【課題】広い面積でプレスする場合であってもプレス面に十分な押圧力を発生させることができるプレス装置及びプレス方法を提供する。
【解決手段】
プレス装置１は、プレス板１１０、チャンバ基体１２０及び弾性パッキン１３０を含むプレスヘッド１００と、予備押圧力を伝達する予備押圧板２１０及び予備押圧板２１０に対して予備押圧力を印加する予備押圧力印加機構２２０を含む予備押圧ユニット２００とを備える。予備押圧ユニット２００による予備押圧で弾性パッキン１３０が圧縮変形した状態で、圧力流体源４００からチャンバ１０の内部に圧力流体を導入することにより、プレス面におけるワークへの本押圧力が発生するように構成されており、反予備プレス方向Ｄ２への予備押圧板２１０の移動を押え、予備押圧板２１０の反予備プレス方向Ｄ２への変位を規制する押え手段３００を更に備えている。
【選択図】図１【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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【図６】
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【図７】
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