(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材にプレス加工を施すプレス装置において、
前記上側金型が設置されるスライド及び／又は下側金型が設置されるボルスタを昇降駆動するサーボモータと、
前記スライド及び／又はボルスタの位置を検出する位置センサと、
前記スライド及び／又はボルスタの目標位置データと、前記位置センサからの信号に基づく前記スライド及び／又はボルスタの現在位置データとを比較し、位置偏差データを出力する比較器と、
前記位置偏差データに基づいて前記サーボモータにモ−タ駆動電流を供給するサーボアンプと、
前記サーボアンプから前記サーボモータに供給されるモータ駆動電流を、所定値に制限する電流リミッタと、
前記被加工材への加圧力設定値とモータ駆動電流値とを予め対応づけているテーブルを参照して、入力された前記被加工材への加圧力設定値に対応するモータ駆動電流値を特定し、特定されたモータ駆動電流値を、前記所定値として前記電流リミッタに出力する加圧力−モータ駆動電流変換手段と、
を備え、
前記スライドの移動モーションの下限位置が、予め設定可能であり、
前記スライドが下降移動することにより、前記被加工材に対し、所望のプレス加工を施す場合に、
前記下限位置より上方で、モータ駆動電流が前記加圧力設定値に対応する所定値に達し、前記スライドの下降移動が滞留したときは、
前記位置偏差データが、予め設定された上限値を超えたときから加圧継続時間の計時を開始し、前記加圧継続時間が予め設定された所定時間に達すると、前記スライドの滞留位置にて前記スライドのさらなる下降移動を停止させるプレス装置。
【請求項２】
請求項１記載のプレス装置において、
前記スライドが下降移動することにより、前記被加工材に対し、所望のプレス加工を施す場合に、前記下限位置まで前記スライドを下降してもモータ駆動電流が、前記加圧力設定値に対応する所定値に達しないときは、前記下限位置にて前記スライドの下降移動を停止させるようにしたプレス装置。
【請求項３】
請求項１記載のプレス装置において、
前記スライドが下降移動することにより、前記被加工材に対し、所望のプレス加工を施す場合に、前記上側金型が前記被加工材に当接する直前に前記スライドの下降速度を低下させるようにしたプレス装置。
【請求項４】
請求項１記載のプレス装置において、
前記スライドの下降移動を停止させた後、前記スライドを上昇させるプレス装置。
【請求項５】
請求項１記載のプレス装置において、
前記加圧力設定値が段階的に設定が可能であるプレス装置。
【請求項６】
請求項１記載のプレス装置において、
前記スライド及び／又はボルスタを移動自在に支持する駆動機構が複数個設けられ、前記スライド及び／又はボルスタが、前記各々の駆動機構を介して略平行に上／下動するよう制御されるプレス装置。
【請求項７】
請求項１記載のプレス装置において、
前記サーボモータが、ＡＣサーボモ−タであるプレス装置。
【請求項８】
被加工材が樹脂板であり、プレス装置がプレス成形装置である請求項１記載のプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材にプレス加工を施すプレス装置に関する。以下の説明では、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材の表面に所望のパターンを転写するプレス成形装置を例に取る。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動力伝達機構部にギアを有するサーボプレスにおいて、位置ループゲイン及び速度ゲインを増加させ、下死点精度を向上させると共に、バックラッシによるハンチング等の不具合を防止することを目的とした提案が行われている。
【０００３】
上記提案に係るサーボプレスでは、スライドとサーボモータとの間の駆動力伝達機構部であるメインギア、減速機構部、及びピニオンギアを有するサーボプレスにおいて、プレス荷重の発生を検出する荷重発生検出部と、上記荷重発生検出部がプレス荷重の発生を検出したときに、位置ループゲインと速度ゲインとを自動的に増加させるＮＣ装置とが備えられている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この構成のサーボプレスでは、コントロール部が、圧力検出用のセンサ（荷重監視装置）等からの出力信号に基づき、常時被加工材に加わる圧力をチェックし、コントロール部へフィードバックしながら上記サーボモータを制御して、予め設定された下限位置に向かってスライドを下動させる。そして、上記圧力検出用センサからの出力信号により、予め設定された圧力に達したと判断した時点で、コントロール部が、上記サーボモータを制御して、スライドの下動を停止させている。
【０００５】
【特許文献１】特開2001‐300799号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、被加工材の板厚にはバラツキがある。また、プレス成形を行うに当り、被加工材に加熱、除熱或いは冷却を施す場合、被加工材が熱膨張及び収縮によって板厚が変化する。このような状況下で、被加工材に対して、スライドから常時一定の圧力が加えられるようにするためには、一度決定したスライドの下死点を被加工材の板厚の変化に追従させる制御動作が必要になるが、スライドの上／下方向における位置制御の制御動作だけでは、上記追従させる制御動作を実現するのは困難である。
【０００７】
更に、特許文献１に開示されている技術のように、荷重監視装置により、被加工材への加圧力を常時チェックし、コントロール部へ実際の加圧力をフィードバックしながら、サーボモータを制御するのでは、加圧力が設定圧力に達したことを検知した時点から、実際にスライドの下動が停止するまでの間には、タイムラグがある。そのため、スライドの下動を停止させた位置では、既に設定された圧力値を超える圧力値（荷重）が出ていることになるので、設定値を超えた圧力が被加工材に加わらないようにするには、スライドの下動速度を遅くしなければならない。本発明者等が実験を行った結果、スライドの下動速度をかなり遅く設定しなければならないということが判明しており、よって、スライドの下動速度を遅くする方法では、作業能率が悪化するという問題がある。
【０００８】
従って本発明の目的は、１個以上のサーボモータをスライド及び／又はボルスタの駆動源とするプレス装置において、荷重監視装置からの信号に基づくフィードバック制御を用いずとも、被加工材への加圧力を所望の加圧力に制御できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従うプレス装置は、上側金型と下側金型とが協働して、上側金型と下側金型との間で被加工材にプレス加工を施すもので、上記上側金型が設置されるスライド及び／又は下側金型が設置されるボルスタを昇降駆動するサーボモータと、上記スライド及び／又はボルスタの位置を検出する位置センサと、上記スライド及び／又はボルスタの目標位置データと、上記位置センサからの信号に基づく上記スライド及び／又はボルスタの現在位置データとを比較し、位置偏差データを出力する比較器と、上記位置偏差データに基づいて上記サーボモータにモ−タ駆動電流を供給するサーボアンプと、上記サーボモータに供給されるモータ駆動電流を、所定値に制限する電流リミッタと、入力された上記被加工材への加圧力設定値に対応するモータ駆動電流値を、上記所定値として上記電流リミッタに出力する加圧力−モータ駆動電流変換手段と、を備える。
【００１０】
本発明に係る好適な実施形態では、入力された上記被加工材への加圧力設定値に対応するモータ駆動電流値を、予め設定されているテーブルから検索する。
【００１１】
上記とは別の実施形態では、上記スライド又はボルスタの移動モーションの、夫々の下限位置又は上限位置が、予め設定可能である。
【００１２】
また、上記とは別の実施形態では、上記スライドが、下降移動することにより、上記被加工材に対し、所望のプレス加工を施す場合に、上記下限位置より上方で、モータ駆動電流が、上記加圧力設定値に対応する所定値に達し、上記スライドの下降移動が滞留したときは、上記スライドの滞留位置にて上記スライドの下降移動を停止させるようにしている。
【００１３】
また、上記とは別の実施形態では、上記スライドが下降移動することにより、上記被加工材に対し、所望のプレス加工を施す場合に、上記下限位置まで上記スライドを下降してもモータ駆動電流が、上記加圧力設定値に対応する所定値に達しないときは、上記下限位置にて上記スライドの下降移動を停止させるようにしている。
【００１４】
また、上記とは別の実施形態では、上記スライドが下降移動することにより、上記被加工材に対し、所望のプレス加工を施す場合に、上記上側金型が上記被加工材に当接する直前に上記スライドの下降速度を低下させるようにしている。
【００１５】
また、上記とは別の実施形態では、上記スライドの滞留位置における加圧継続時間は、上記位置偏差データが、予め設定された上限値を超えたと判断したときから計時する。
【００１６】
また、上記とは別の実施形態では、上記加圧力設定値が段階的に設定が可能である。
【００１７】
また、上記とは別の実施形態では、上記スライド及び／又はボルスタを移動自在に支持する駆動機構が複数個設けられ、上記スライド及び／又はボルスタが、上記各々の駆動機構を介して略平行に上／下動するよう制御される。
【００１８】
また、上記とは別の実施形態では、上記サーボモータが、ＡＣサーボモ−タである。
【００１９】
更に、上記とは別の実施形態では、被加工材が樹脂板であり、プレス装置がプレス成形装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、１個以上のサーボモータをスライド及び／又はボルスタの駆動源とするプレス装置において、荷重監視装置からの信号に基づくフィードバック制御を用いずとも、被加工材への加圧力を所望の加圧力に制御できるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図である。
【００２３】
このプレス成形装置は、例えば被加工材であるアクリル板、或いはポリカーボネート板のような樹脂板に、ニッケル等の金属で構成した、微細なパターンを有するスタンパを用いて熱プレス成形を行うことで、液晶ディスプレイのバックライトの導光板や拡散板、レンズ、光ディスク基板のような微細なパターンを表面に有する光学部品、及び高意匠性のパネル等を作成する。熱プレス成形では、樹脂板に、加熱したスタンパを加圧することによって上記パターンが樹脂板に転写成形されることで、上述した導光板等が作成される。
【００２４】
図１に示すプレス成形装置は、例えば地面等に固定される下側枠体１００と対向関係にあり、且つ垂直（上／下）方向に移動自在に支持される上側枠体３００を駆動するための駆動軸が左右に１個ずつ合計２個（符号３７、及び３９で示す。）設けられる所謂２軸タイプのものである。下側枠体１００、及び上側枠体３００は、何れも全体として略直方体形状を呈する。
【００２５】
下側枠体１００は、ボルスタ１、下ダイセット３、プレート５、断熱板７、温度調整プレート（以下、「温調プレート」と表記する。）９、スタンパ１１、真空チャンバ１３、及び真空パッキン１５を含む。一方、上述した上側枠体３００は、スライド１７、上ダイセット１９、弾性体２１、スペーサ２３、断熱板２５、温調プレート２７、スタンパ２９、真空チャンバ３１、及び真空パッキン３３を含む。プレート５、断熱板７、温調プレート９、スタンパ１１、弾性体２１、スペーサ２３、断熱板２５、温調プレート２７、及びスタンパ２９により、成形ステージを構成する。
【００２６】
下側枠体１００において、ボルスタ１は、略直方体形状を呈しており、ベッド（図示しない）の上部に取付固定されている。ボルスタ１の上面における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈する下ダイセット３が取付固定されている。下ダイセット３の上面の周縁部には、真空チャンバ１３が取付固定されている。真空チャンバ１３は、その上方から見た形状がロ字状を呈するように下ダイセット３の上面の周縁部に設けられており、真空チャンバ１３の上端部には、垂直方向から加えられる圧力により上下方向に伸縮自在な真空パッキン１５が、その上方から見た形状がロ字状を呈するように、設けられている。
【００２７】
また、下ダイセット３の上面における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈するプレート５が取付固定されている。そして、プレート５の上面には、略平板形状を呈する矩形状の断熱板７が、断熱板７の上面には、略直方体形状を呈する温調プレート９が、温調プレート９の上面には、略平板形状を呈する矩形状のスタンパ１１が、夫々積層状に取付固定されている。
【００２８】
プレート５は、剛性のある材料によって構成されている。断熱板７は、温調プレート９の熱が、プレート５側に伝導するのを遮断するために設けられる。断熱板７には、例えばエポキシ樹脂から構成されるものが用いられる。温調プレート９は、スタンパ１１を加熱／冷却するためのもので、温調プレート９の内部には、温調用の流体（即ち、気体又は液体）を流すための温調流体用孔９ａが設けられている。
【００２９】
既述のように、スタンパ１１には、微細なパターンが形成されており、上側枠体３００の下動（下降動作）によって、スタンパ１１の上面に載置されている被加工材（即ち、アクリル板）３５が上側枠体３００のスタンパ２９と圧接することにより、その上面側から加圧されることで、上記微細なパターンが被加工材３５の底面に転写される。これと同時に、スタンパ２９が有する微細なパターンも被加工材３５の上面（表面）に転写される。なお、上記各パターンの被加工材３５への転写は、後に詳述するように、上側枠体３００の下動により、真空パッキン１５に上側枠体３００の真空パッキン３３が圧接した状態で密着し、真空チャンバ１３、及び上側枠体３００の真空チャンバ３１によって画定される空間が密閉空間になり、該密閉空間が真空になった状態で行われる。
【００３０】
被加工材３５は、その板厚が不均一である。例えば、被加工材３５は、図１に示すように、図１の右端側で板厚が最も厚く、図１の左端側で板厚が最も薄くなっており、図１の右端側から図１の左端側に傾斜している。
【００３１】
上側枠体３００において、スライド１７は、上述した左右２個の駆動軸３７、３９を介してスライド１７の上方に位置するスライド駆動機構（図示しない）により、垂直（上／下）方向に移動自在に支持される。スライド１７は、スライド駆動機構（図示しない）により、垂直方向に移動されるに際して、例えば±10μｍ程度の精度で平行制御される。なお、スライド駆動機構（図示しない）には、例えば２台の三相プレス駆動用ＡＣサーボモータ（以下、単に「プレス用ＡＣサーボモータ」と表記する）（ここでは、図示を省略。以下同じ）が内蔵されている。なお、各プレス用ＡＣサーボモータの回転軸と、上記各駆動軸３７、３９とは、例えばボールスクリュー機構を介して夫々直結された構成となっている。
【００３２】
スライド１７の下面（底面）における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈する上ダイセット１９が取付固定されている。上ダイセット１９の下面（底面）の周縁部には、真空チャンバ３１が取付固定されている。真空チャンバ３１は、その下方から見た形状がロ字状を呈するように上ダイセット１９の下面の周縁部に設けられており、真空チャンバ３１の下端部には、垂直方向から加えられる圧力により上下方向に伸縮自在な真空パッキン３３が、その下方から見た形状がロ字状を呈するように、設けられている。
【００３３】
また、上ダイセット１９の下面（底面）における中心部から周縁部寄りの部位にかけては、略直方体形状を呈する弾性体２１が取付固定されている。そして、弾性体２１の下面には、略平板形状を呈する矩形状のスペーサ２３が、スペーサ２３の下面には、略平板形状を呈する矩形状の断熱板２５が、断熱板２５の下面には、略直方体形状を呈する温調プレート２７が、温調プレート２７の下面には、略平板形状を呈する矩形状のスタンパ２９が、夫々積層状に取付固定されている。
【００３４】
弾性体２１は、上側枠体３００と下側枠体１００との協働による、被加工材３５に対する加圧時に、被加工材３５が有する傾斜を吸収するためのもので、弾性体２１には、例えば繰り返し荷重に対して弾性回復が可能なウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、又はフッソゴム等の弾性材から成るものが採用される。弾性体２１には、厚みが、例えば板厚３０ｍｍで、ショア硬度が９０のものが用いられる。
【００３５】
スペーサ２３には、被加工材３５への加圧時に、断熱板２５、及び温調プレート２７が歪まないようにする必要から、剛性のある材料によって構成されたものが用いられる。スペーサ２３には、冷却用の流体（即ち、気体又は水（冷却水））を流すための冷却用流体流路２３ａが設けられている。この冷却用流体流路２３ａに、冷却水等の冷却用の流体を流すことにより、例えば上側枠体３００の下動によって上側枠体３００と下側枠体１００とで被加工材３５を加圧している場合などに、弾性体２１が過熱状態になるのを防止する。
【００３６】
断熱板２５は、温調プレート２７の熱が、スペーサ２３側に伝導するのを遮断するために設けられる。断熱板２５には、例えばエポキシ樹脂から構成されるものが用いられる。温調プレート２７は、スタンパ２９を加熱／冷却するためのもので、温調プレート２７の内部には、温調用の流体（即ち、気体又は液体）を流すための温調流体用孔２７ａが設けられている。スタンパ２９にもスタンパ１１におけると同様に、微細なパターンが形成されており、温調プレート２７からの加熱と、上側枠体３００の下動（下降動作）によって（下側枠体１００の）スタンパ１１の上面に載置されている被加工材３５がその上面側から加圧される。これにより、上記微細なパターンが被加工材３５の上面に転写されると共に、これと同時に、スタンパ１１が有する微細なパターンも被加工材３５の下面（底面）に転写されることになる。
【００３７】
なお、既に説明したように、上記各パターンの被加工材３５への転写は、上側枠体３００の下動により、真空パッキン３３がと下側枠体１００の真空パッキン１５に圧接した状態で密着し、真空チャンバ３１、及び下側枠体１００の真空チャンバ１３によって画定される空間が密閉空間になり、該密閉空間が真空になった状態で行われる。
【００３８】
図２は、図１に記載のプレス成形装置によって、被加工材３５がスタンパ１１、２９の有する微細なパターンを転写成形されるに際しての状態を示す図である。
【００３９】
図２に示すように、被加工材３５の上面側と下面側とを、夫々加熱されたスタンパ２９、１１によって加圧転写するには、上述したように、真空パッキン１５、３３同士の密着によって真空パッキン１５、３３、及び真空チャンバ１３、３１により形成される密閉空間を、（真空ポンプ等を用いて）真空状態にしておく必要がある。この密閉空間の形成は、コントロール部（図示しない）から、上記２個のプレス用ＡＣサーボモータ（ここでは、図示省略）に対し、スライド１７を下動させる制御信号が出力されることにより、各駆動軸３７、３９を介してスライド１７が下動することで行われる。
【００４０】
そして、上記密閉空間が真空状態になると、上記コントロール部からの、スライド１７を下動させる制御信号の更なる出力により、上記２個のプレス用ＡＣサーボモータが駆動して、各駆動軸３７、３９を介してスライド１７が下動し、真空パッキン１５、３３が圧接した状態で縮むことになる。これと共に、被加工材３５に上下方向からスタンパ２９、１１を介して圧力が加わるが、このとき、被加工材３５の（図２の）左方向への傾斜は、該傾斜に応じて弾性体２１が縮むことによって吸収されるため、被加工材３５（の上／下面）に対して略均一にスタンパ２９、１１が圧接（接触）することになる。
【００４１】
よって、被加工材３５の上／下面に対し、スタンパ２９、１１が夫々持っている微細なパターンが略均一に加圧、転写される。
【００４２】
また、被加工材の板厚は、加熱と冷却が施されるために変化する。即ち、加熱されたスタンパが、被加工材に押し当てられて被加工材を加圧している過程において、被加工材が熱膨張により板厚を増す。一方、スタンパが夫々持つ微細なパターンの、被加工材の上／下面への転写が完了した後、該転写を固定化するための冷却過程に移行するが、この冷却の過程において、被加工材が収縮によってその板厚が減る。
【００４３】
このように、１加工サイクル中で被加工材の板厚が変化することになるが、加圧している間、モータ電流値に制限を加えることで加圧力を所定の値に保持しているので、荷重監視装置からの信号を用いてフィードバック制御をすることなく、板厚の変化に追従させる制御動作が容易に行える。
【００４４】
図３は、本発明の一実施形態に係るプレス成形装置が備える制御系の構成を示すブロック図である。
【００４５】
上記制御系は、ＮＣ装置４１内に含まれる移動指令部４３、指令カウンタ４５、比較器４７、偏差カウンタ４９、モータ駆動指令部６４、加圧力制御部６７、加圧力−モータ駆動電流変換部５１、タイマ６６を内蔵する加圧時間制御部６５、及び変位カウンタ５３と、電流リミッタ５７を内蔵するサーボアンプ５５、リニアエンコーダ５９、及びプレス用ＡＣサ−ボモータ（図３では、「モータ」と略記する）６１と、を備える。
【００４６】
ＮＣ装置４１において、移動指令部４３に、オペレータからの例えばＮＣ装置４１の操作部（図示しない）を通じた、スライド１７の真空チャンバ３１、１３の（垂直方向における）閉位置、下限位置、及び上限位置が入力される。そして、入力された上記各位置のデータに基づいて、スライド１７の真空チャンバ３１、１３の閉位置への移動指令信号、下限位置への移動指令信号、及び上限位置への移動指令信号が、移動指令部４３において生成される。それら生成された移動指令信号は、移動指令部４３から指令カウンタ４５へ適宜出力される。
【００４７】
指令カウンタ４５には、移動指令部４３から出力される上記各々の移動指令信号が入力される。そして、入力された移動指令信号に応じたスライド目標位置データが、指令カウンタ４５から比較器４７に出力される。例えば、移動指令部４３からスライド１７を真空チャンバ３１、１３の閉位置へ移動すべき旨の移動指令信号が出力された場合には、スライド１７の垂直方向における現在位置（例えば、上限位置）から真空チャンバ３１、１３が閉じる位置までのスライド１７の移動距離、及び移動速度に見合った各単位時間毎のスライド目標位置データが指令カウンタ４５において生成される。移動指令部４３からスライド１７を下限位置へ移動すべき旨の移動指令信号が出力された場合や、スライド１７を上限位置へ移動すべき旨の移動指令信号が出力された場合も、指令カウンタ４５において上記と同様の処理が行われる。
【００４８】
加圧力制御部６７は、例えばＮＣ装置４１の操作部（図示しない）を通じてオペレータから加圧力設定値、及び加圧時間設定値が入力されると、加圧力−モータ駆動電流変換部５１へ加圧力設定値を、加圧時間制御部６５へ加圧時間設定値を、夫々出力する。加圧力−モータ駆動電流変換部５１は、加圧力／モータ駆動電流テーブル６３を内蔵する。加圧力／モータ駆動電流テーブル６３は、スライド１７から被加工材３５に加えられる複数の加圧力値データ（単位ｔ）と、それらの加圧力を生じるのに必要な、それらの加圧力値データに対応して設定される複数のモータ駆動電流値データ（サーボアンプ５５からプレス用ＡＣサーボモータ６１へ供給される電流値を示す）（単位Ａ）とを持つ。加圧力−モータ駆動電流変換部５１は、加圧力制御部６７から加圧力設定値が入力されると、加圧力／モータ駆動電流テーブル６３を参照し、該加圧力設定値に対応するモータ駆動電流値を加圧力／モータ駆動電流テーブル６３から読み出す。そして、該読み出したモータ駆動電流値を、サーボアンプ５５からモータ６１へ供給されるモータ駆動電流上限値データとして、サーボアンプ５５に内蔵される電流リミッタ５７へ出力する。例えば、ＮＣ装置４１の操作部（図示しない）を通じてオペレータから４０ｔの加圧力設定値が入力されると、加圧力−モータ駆動電流変換部５１は、加圧力／モータ駆動電流テーブル６３から加圧力値データ４０（ｔ）に対応するモータ駆動電流値データとして６０（Ａ）を読み出し、該６０（Ａ）を、モータ駆動電流上限値データとして電流リミッタ５７に出力する。
【００４９】
スライド１７の垂直方向の移動距離を測定するために、リニアエンコーダ５９が採用されている。リニアエンコーダ５９は、スライド１７の予め設定されている単位移動距離当り１個の矩形波パルス信号を生成し、該生成した矩形波パルス信号を、スライド１７の変位パルスとして、変位カウンタ５３に出力する。この変位パルスが、垂直方向に移動中のスライド１７の現在位置を示している。
【００５０】
変位カウンタ５３は、リニアエンコーダ５９から矩形波のパルス列として出力される変位パルスをカウントし、スライド現在位置データとして、比較器４７に出力する。
【００５１】
比較器４７は、指令カウンタ４５から出力される上述したようなスライド目標位置データと、変位カウンタ５３から出力されるスライド現在位置データとを入力し、両者の差分を演算する。そして、その差分をスライド１７の位置偏差データとして偏差カウンタ４９に出力する。偏差カウンタ４９は、位置偏差データをモータ駆動指令部６４と加圧時間制御部６５へ出力する。更に、モータ駆動指令部６４は、スライド位置偏差データに基づいたモータ駆動指令信号をサーボアンプ５５へ出力し、サーボモータ６１を所定の速度で駆動する。一方、加圧時間制御部６５では、偏差カウンタ４９からの位置偏差データを常時監視する。
【００５２】
加圧時間制御部６５には、スタンパ２９が被加工材３５に圧接し、スライド１７の垂直方向における移動を滞留したことを検知するために位置偏差の上限値データが予め設定されている。加圧時間制御部６５は、位置偏差データと、位置偏差の上限値データとを適宜比較し、該比較の結果、位置偏差データが、その加工サイクルで初めて該上限値データを超えたときに、加圧時間制御部６５に内蔵されているタイマ６６による加圧継続時間の計時を開始する。
【００５３】
タイマ６６による加圧継続時間の計時が、加圧力制御部６７から加圧時間制御部６５へ出力された加圧時間設定値に達した時点で、スライド１７の滞留位置であるスタンパ２９と被加工材３５との圧接位置からの、スライド１７の更なる下降を停止すべく、上記位置偏差データをリセットし、位置偏差データの値を０として偏差カウンタ４９へ出力する。これにより、偏差カウンタ４９からモータ駆動指令部６４へ位置偏差データ０が出力され、スライド１７は滞留位置で停止する。一方、加圧時間制御部６５から移動指令部４３へ加圧時間が満了したことを示す信号が出力され、更に移動指令部４３からは、上昇指令が指令カウンタ４５へ出力される。このように、上昇指令が出される直前に位置偏差データを０にすることによって、スライド１７を下方向へ移動させようとする加圧動作から上昇動作への急変による急加速が抑制でき、該急加速による機械ショックの発生が規制できる。
【００５４】
サーボアンプ５５には、電源からサーボアンプ５５を通じてモータ６１に供給されるモータ６１の駆動電流を所定値以下にするための電流リミッタ５７が内蔵されている。サーボアンプ５５には、例えばＡＣサーボアンプが採用されている。サーボアンプ５５は、モータ駆動指令部６４から出力されるモータ駆動指令信号、及び加圧力−モータ駆動電流変換部５１から電流リミッタ５７に出力されるモータ駆動電流の上限値データに基づいて、スライド１７の（垂直方向への）移動に際して位置偏差が生じないように、モータ６１を駆動する。しかし、サーボアンプ５５から供給されるモータ駆動電流が、電流リミッタ５７に設定されているモータ駆動電流上限値データ（本実施形態では、６０Ａ）を超えようとした場合には、上記モータ駆動電流は、モータ駆動電流上限値データ以下に制限される。
【００５５】
なお、変位カウンタ５３からのスライド現在位置デ−タは、移動指令部４３へも出力される。移動指令部４３では、スライド現在位置データが下限位置に達したか否かを監視し、スライド１７が下限位置に達した時点で、上昇指令を指令カウンタ４５へ出力する。従って、スライド１７が下限位置まで下降しても、モータ駆動電流がモータ駆動電流上限値まで上がらない場合は、スライド１７の下降動作を停止し、上限位置まで上昇させるようになっている。
【００５６】
また、モータ６１については、既に説明したが、正／逆回転自在なＡＣサーボモータが採用されている。
【００５７】
図４は、図３に記載の制御系によるスライド１７の（垂直方向における）目標位置の遷移と、スライド１７から被加工材３５に加えられる圧力の変化とを示す説明図である。
【００５８】
図４（ａ）において、縦軸はスライド１７の（垂直方向における）位置を、横軸は時間を、夫々表す。また、曲線６５は、スライド１７の（垂直方向における）目標位置の遷移を示す。一方、図４（ｂ）において、縦軸はスライド１７から被加工材３５への加圧力の大きさを、横軸は時間を、夫々示す。
【００５９】
図４（ａ）において、スライド１７を下動させるためのモータ駆動指令信号がＮＣ装置４１よりサーボアンプ５５に出力されてから、所定時間経過した後のｔ１で、スライド１７は、曲線６５で示すように、真空チャンバ３１、１３が閉じる位置にまで急速に下降動作する。そして、真空チャンバ３１、１３が閉じる位置にまでスライド１７が到達するｔ２で、スライド１７の下降動作は一時的に停止し、その後のｔ３で予め設定された下死点の位置に向かって再び急速な下降動作を開始する。
【００６０】
次に、スライド１７がこのまま急速な下降動作を継続することにより、スライド１７に作用する慣性力によってスタンパ２９が被加工材３５に激突して被加工材３５等を損傷させる虞のある位置（ｔ４で示す）にまで到達すると、上記慣性力を弱めるため、スライド１７の下降速度を低下させる制御が行われる。本実施形態では、図３で示した（ＮＣ装置４１の）加圧力−モータ駆動電流変換部５１から、（サーボアンプ５５の）電流リミッタ５７にモータ駆動電流上限値データとして６０Ａが設定されているので、スライド１７から被加工材３５に加えられる加圧力の上限値は４０ｔである。
【００６１】
よって、電源からサーボアンプ５５を通じて６０Ａの電流がモータ駆動電流として供給されている状態で、スタンパ２９に当接した被加工材３５がスライド１７から４０ｔの加圧力が加えられる位置で、スライド１７の下降動作は滞留することになる。本実施形態では、図４（ａ）において、一点鎖線６７で示した位置が、スライド１７が下降動作を滞留する位置である。ここでは、被加工材３５がスライド１７によって４０ｔの加圧力を加えられている。
【００６２】
スライド１７の下降動作が滞留しても、スライド目標位置データは下限位置に向けて変化し続ける。従って、スライド目標位置データと現在位置データとの間の位置偏差データは増加し続ける。そして、位置偏差データが予め設定されている上限値（図４のΔｘ）を超えたと判断されたとき、加圧時間を計測するタイマが加圧継続時間の計時を始める。
【００６３】
加圧継続時間が、加圧時間設定値Ｔ１に達すると（ｔ８）、図３において説明したように、スライド目標位置データと現在位置データとの間の偏差データを０にする処理がＮＣ装置４１において実行される。
【００６４】
スライド１７による被加工材３５に対する加圧が終了すると（ｔ８）、ＮＣ装置４１からサーボアンプ５５に対するモータ駆動指令信号によってモータ６１が、スライド１７を下降動作させたときとは逆方向に回転することにより、スライド１７は上昇動作を開始し、時間ｔ９で上限位置へ復帰する。
【００６５】
図５は、図３に記載した制御系の制御動作を示すフローチャートである。
【００６６】
図５において、まず、スライド１７の位置が下限位置でないことを確認した（ステップＳ７７）のち、ＮＣ装置４１から（スライド１７の）下限位置へスライド１７を下降させるべき旨の指令が、サーボアンプ５５へ出力される（ステップＳ７１）。次に、予め設定されている位置偏差の上限値データと、比較器４７を通じて与えられる位置偏差データとの比較が行われ、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えたかどうかチェックする（ステップＳ７２）。このチェックの結果、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えていれば（ステップＳ７２でYES）、位置偏差データが位置偏差の上限値データを超えたと始めて判断されたときからの、スライド１７による被加工材３５への加圧継続時間を計時する（ステップＳ７３）。
【００６７】
次に、スライド１７による被加工材３５への加圧継続時間が、予め設定された加圧時間設定値に達したかどうかチェックする（ステップＳ７４）。このチェックの結果、加圧継続時間が、予め設定された加圧時間設定値に達したと判断すると（ステップＳ７４でYES）、偏差データをリセットして０にすると共に（ステップＳ７５）、ＮＣ装置４１は、スライド１７を上限位置へ上昇させるべき旨の指令を、サーボアンプ５５へ出力する（ステップＳ７６）。
【００６８】
スライド１７の位置が下限位置の場合（ステップＳ７７）は、ＮＣ装置４１は、スライド１７を上限位置へ上昇させるべき旨の指令を、サーボアンプ５５へ出力する（ステップＳ７６）。
【００６９】
次に、本発明の他の実施形態を、図３を用いて説明する。
【００７０】
上述した本発明の一実施形態では、一定の加圧力を所定の時間かけていたが、ここでは、加圧力を段階的に、しかも各設定加圧時間かける。以下では、３段階に分けて加圧力をかける場合について説明するが、以下に説明する実施形態は、２段階に分けて加圧力をかける場合にも、４段階以上に分けて加圧力をかける場合にも適用できることは、言うまでもない。なお、本発明の他の実施形態において、上述した本発明の一実施形態におけると同一内容については、説明を省略する。
【００７１】
ＮＣ装置４１の操作部（図示しない）を通じてオペレータから各加圧力設定値と、夫々の加圧時間設定値、及び加圧順番が入力される。加圧力制御部６７は、第１の加圧力設定値と第１の加圧時間設定値とを選択し、加圧力−モータ駆動電流変換部５１へ第１の加圧力設定値を、加圧時間制御部６５へ第１の加圧時間設定値を、夫々出力する。加圧力―モータ駆動電流変換部５１は、加圧力制御部６７から第１の加圧力設定値が入力されると、加圧力／モータ駆動電流テーブル６３を参照し、第１の加圧力設定値に対応する第１のモータ駆動電流値データを、加圧力／モータ駆動電流値テーブル６３から読み出す。そして、該読み出された第１のモータ駆動電流値データを、サーボアンプ５５からモータ６１へ供給されるモータ駆動電流の上限値データとして、サーボアンプ５５に内蔵される電流リミッタ５７へ出力する。
【００７２】
加圧時間制御部６５には、スタンパ２９が被加工材３５に圧接し、スライド１７の垂直方向における移動を滞留したことを検知するために、位置偏差データの上限値が予め設定されている。加圧時間制御部６５は、位置偏差データと、位置偏差データの上限値とを適宜比較し、該比較の結果、位置偏差データが、その加工サイクルで初めて該上限値を超えたときに、加圧時間制御部６５に内蔵されているタイマ６６により第１の加圧継続時間の計時を開始する。
【００７３】
第１の加圧継続時間が、加圧力制御部６７から加圧時間制御部６５へ出力された第１加圧時間設定値に達した時点で、加圧時間制御部６５から加圧力制御部６７へ第１の加圧時間設定値が満了したことを示す信号が出力される。更に、加圧力制御部６７は、次の第２の加圧力設定値と第２の加圧時間設定値とを選択し、加圧力−モータ駆動電流値変換部５１へ第２の加圧力設定値を、加圧時間制御部６５へ第２の加圧時間設定値を、夫々出力する。
【００７４】
加圧力−モータ駆動電流値変換部５１は、加圧力制御部６７から第２の加圧力設定値が入力されると、加圧力／モータ駆動電流値テーブル６３を参照し、第２の加圧力設定値に対応する第２のモータ駆動電流値データを加圧力／モータ駆動電流値テーブル６３から読み出す。そして、該読み出された第２のモータ駆動電流値データを、サーボアンプ５５からモータ６１へ供給されるモータ駆動電流上限値データとして、サーボアンプ５５に内蔵される電流リミッタ５７へ出力する。
【００７５】
一方、タイマ６６は、第１の加圧時間設定値が満了すると、引き続き第２の加圧継続時間の計時を開始する。タイマ６６の計時が、加圧力制御部６７から加圧時間制御部６５へ出力された第２の加圧時間設定値に達した時点で、（図３において）破線矢印で示すように、加圧時間制御部６５から加圧力制御部６７へ第２の加圧時間設定値が満了したことを示す信号が出力される。更に、加圧力制御部６７は、次の第３の加圧力設定値と第３の加圧時間設定値を選択し、加圧力−モータ駆動電流変換部５１へ第３の加圧力設定値を、加圧時間制御部６５へ第３の加圧時間設定値を、夫々出力する。
【００７６】
加圧力−モータ駆動電流変換部５１は、加圧力制御部６７から第３の加圧力設定値が入力されると、加圧力／モータ駆動電流テーブル６３を参照し、第３の加圧力設定値に対応する第３のモータ駆動電流値データを加圧力／モータ駆動電流テーブル６３から読み出す。そして、該読み出した第３のモータ駆動電流値データを、サーボアンプ５５からモータ６１へ供給されるモータ駆動電流上限値データとして、サーボアンプ５５に内蔵される電流リミッタ５７へ出力する。
【００７７】
一方、タイマ６６は、第２の加圧時間設定値が満了すると、引き続き第３の加圧継続時間の計時を開始する。タイマ６６の計時が、加圧力制御部６７から加圧時間制御部６５へ出力された第３の加圧時間設定値に達した時点で、第３の加圧力設定時におけるスライド１７の滞留位置からの、スライド１７の更なる下降を停止すべく、上記位置偏差データをリセットし、位置偏差データの値を０として偏差カウンタ４９へ出力する。これにより、偏差カウンタ４９からモータ駆動指令部６４へ位置偏差データ０が出力され、スライド１７は滞留位置で停止する。一方、加圧時間制御部６５から移動指令部４３へ第３の加圧時間設定値が満了したことを示す信号が出力され、更に移動指令部４３からは、上昇指令が指令カウンタ４５へ出力される。このように、上昇指令が出される直前に偏差データを０にすることによって、スライド１７を下方向へ移動させようとする加圧動作から上昇動作への急変による急加速が抑制でき、該急加速による機械ショックの発生が規制できる。
【００７８】
図６は、図３に記載の制御系によるスライドの（垂直方向における）目標位置の遷移
と、スライドから被加工材に加えられる圧力の変化の変形例を示す説明図である。
【００７９】
図６に示す例では、図６（ｂ）に記載するように、スライド１７を介して被加工材３５に加えられる圧力が、例えば２０ｔ、３０ｔ、及び４０ｔの３段階に設定されている。そのため、図６（ａ）において、符号１７１を付したスライド１７の（垂直方向における）目標位置を示す曲線についても、真空チャンバ３１、１３が閉じる位置にまでスライド１７が到達してから、一旦急勾配になった後、図４で示したものよりも更に勾配が緩やかになるように設定される。つまり、スライド１７がこのまま急速な下降動作を継続することにより、スライド１７に作用する慣性力によってスタンパ２９が被加工材３５に激突して被加工材３５等を損傷させる虞のある位置（ｔ´４で示す）にまで到達した後は、上記慣性力を弱めるために、スライド１７の下降位置が緩やかに移動するようスライド１７の下降速度が制御される。その他の内容については、図４で説明した内容と同一であるので、それらについての詳細な説明を省略する。
【００８０】
図７は、図３に記載した制御系の制御動作の変形例を示すフローチャートである。
【００８１】
図７において、ステップＳ１８１乃至ステップＳ１８３で示す処理動作は、図５のステップＳ７１乃至ステップＳ７３で示した処理動作と同一である。また、ステップＳ１９１で示す処理動作は、図５のステップＳ７７で示した処理動作と同一である。従って、それらの詳細な説明を省略する。
【００８２】
ステップＳ７３で、スライド１７による被加工材３５への加圧継続時間の計時を開始してから、第１の加圧力設定値（本実施形態では、２０ｔ）での第１の加圧時間設定値（本実施形態では、Ｔ１）が満了したかどうかチェックする（ステップＳ１８４）。このチェックの結果、第１の加圧時間設定値Ｔ１が満了したと判断すると（ステップＳ１８４でYES）、スライド１７による被加工材３５に対する加圧力の設定を、第１の加圧力設定値から第２の加圧力設定値に変更する（ステップＳ１８５）。次に、第２の加圧力設定値での第２の加圧時間設定値（本実施形態では、Ｔ２）が満了したかどうかチェックする（ステップＳ１８６）。
【００８３】
このチェックの結果、第２の加圧時間設定値Ｔ２が満了したと判断すると（ステップＳ１８６でYES）、スライド１７による被加工材３５に対する加圧力の設定を、第２の加圧力設定値から第３の加圧力設定値に変更する（ステップＳ１８７）。次に、第３の加圧力設定値での第３の加圧時間設定値（本実施形態では、Ｔ３）が満了したかどうかチェックする（ステップＳ１８８）。このチェックの結果、第３の加圧時間設定値Ｔ３が満了したと判断すると（ステップＳ１８８でYES）、位置偏差データをリセットして０にすると共に（ステップＳ１８９）、ＮＣ装置４１は、スライド１７を上限位置へ上昇させるべき旨の指令を、サーボアンプ５５へ出力する（ステップＳ１９０）。
【００８４】
なお、第１の加圧時間設定値Ｔ１が満了していないと判断した場合（ステップＳ１８４でNO）、第２の加圧時間設定値Ｔ２が満了していないと判断した場合（ステップＳ１８６でNO）、及び第３の加圧時間設定値Ｔ３が満了していないと判断した場合（ステップＳ１８８でNO）には、何れもステップＳ１８１で示した処理動作に移行する。
【００８５】
上述した変形例においても、図３乃至図５で示した本発明の一実施形態におけると略同様の効果を奏し得る。
【００８６】
本発明の好適な実施形態、及びそれらの変形例においては、スライド１７が下限位置を目指して降下させる例を示したが、ボルスタ１を、上限位置を目指して上昇させる場合に適応させても差し支えない。
【００８７】
また、本発明の好適な実施形態、及びそれらの変形例を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらの実施形態、及びそれらの変形例にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の全体構成を示す図。
【図２】図１に記載したプレス成形装置によって、被加工材がスタンパの有する微細なパターンを転写成形されるに際しての状態を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るプレス成形装置が備える制御系の構成を示すブロック図。
【図４】図３に記載した制御系によるスライドの（垂直方向における）目標位置の遷移と、スライドから被加工材に加えられる圧力の変化とを示す説明図。
【図５】図３に記載の制御系の制御動作を示すフローチャートである。
【図６】図３に記載した制御系によるスライドの（垂直方向における）目標位置の遷移と、スライドから被加工材に加えられる圧力の変化の変形例を示す説明図。
【図７】図３に記載の制御系の制御動作の変形例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８９】
１  ボルスタ
３  下ダイセット
５  プレート
７、２５  断熱板
９、２７  温度調整プレート（温調プレート）
１１、２９  スタンパ
１３、３１  真空チャンバ
１５、３３  真空パッキン
１７  スライド
１９  上ダイセット
２１  弾性体
２３  スペーサ
３５  被加工材（アクリル板）
３７、３９  駆動軸
４１  ＮＣ装置
４３  移動指令部
４５  指令カウンタ
４７  比較器
４９  偏差カウンタ
５１  加圧力−モータ駆動電流変換部
５３  変位カウンタ
５５  サーボアンプ
５７  電流リミッタ
５９  リニアエンコーダ
６１  プレス用ＡＣモータ（モータ）
６３  加圧力／モータ駆動電流テーブル
６４  モータ駆動指令部
６５  加圧時間制御部
６６  タイマ
６７  加圧力制御部
１００  下側枠体
３００  上側枠体
【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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