(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットプレス装置にて被加工物を徐々に加熱していき成型温度で加熱加圧した後、結晶化温度まで徐冷加圧していくホットプレスのプレスサイクル工程と、
搬送装置により結晶化温度の該加工物をコールドプレス装置へ受け渡す搬送工程と、
コールドプレス装置にて前記被加工物を結晶化温度から冷却しながら加圧していくコールドプレスのプレスサイクル工程と
を有するプレス成型方法。
【請求項２】
前記ホットプレスのプレスサイクル工程と前記コールドプレスのプレスサイクル工程とを、同期させたことを特徴とする請求項１に記載のプレス成型方法。
【請求項３】
前記ホットプレス装置での加熱は、該ホットプレス装置の熱盤を結晶化温度から成型温度まで温度を上昇させ、この温度を所定時間保持した後、結晶化温度まで徐冷していき、
前記ホットプレス装置による被加工物の加圧は、前記被加工物の温度が成型温度に達するまでは低圧のタッチ圧に維持し、成型温度到達後は前記被加工物のホットプレス成型完了まで高圧を維持する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のプレス成型方法。
【請求項４】
前記ホットプレスのプレスサイクル工程が、脱気状態下にて行われることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプレス成型方法。
【請求項５】
前記コールドプレスのプレスサイクル工程では、前記コールドプレス装置の冷却盤を前記被加工物の受け渡しの際、結晶化温度まで加熱し、その後、低温に保つようにすることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプレス成型方法。
【請求項６】
前記ホットプレスのプレスサイクル工程と前記コールドプレスのプレスサイクル工程は、前記ホットプレス装置および前記コールドプレス装置にそれぞれ設けたリフタにより被加工物を支持し、該被加工物を前記熱盤間或いは前記冷却盤間に対してほぼ等しい隙間を保ちながら間隔を狭めていく工程を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプレス成型方法。
【請求項７】
それぞれ熱盤を有する上方定盤と下方定盤とを備え、該両定盤を相対的に近づけることで、搬入された新規の被加工物を前記両熱盤により加熱しながら圧縮するホットプレス装置と、
このホットプレス装置の下流に位置して、それぞれ冷却盤を有する上方定盤と下方定盤とを備え、該両定盤を相対的に近づけることで該ホットプレス装置から送られてきた被加工物を前記両冷却盤により冷却しながら圧縮するコールドプレス装置と、
前記被加工物が徐々に加熱されて成型温度で加熱加圧された後、結晶化温度まで徐冷加圧されるよう、前記ホットプレス装置の熱盤の温度及び定盤の加圧力を制御するコントローラと
を備えたことを特徴とするプレス成型装置。
【請求項８】
前記ホットプレス装置およびコールドプレス装置は、前記被加工物を支持するリフタをそれぞれ備え、
該リフタと前記上方定盤と前記下方定盤とのうちの少なくとも２つが、残りの１つに対して前記両熱盤あるいは前記冷却盤から等距離づつ離れた位置に前記被加工物を保持しながら近づいていく
ことを特徴とする請求項７に記載のプレス成型装置。
【請求項９】
前記リフタは、前記熱盤の両脇に位置させた昇降プレートと、該昇降プレートに設けられたラックと、該ラックと噛み合うピニオンと、該ピニオンを回転制御するロータリアクチュエータとを有することを特徴とする請求項８に記載のプレス成型装置。
【請求項１０】
前記下方定盤を固定定盤としたことを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載のプレス成型装置。
【請求項１１】
前記ホットプレス装置およびコールドプレス装置は、前記被加工物を支持するリフタをそれぞれ備え、
前記リフタは、前記上方定盤により押圧されて該上方定盤とともに下降するようにしたことを特徴とする請求項７に記載のプレス成型装置。
【請求項１２】
前記ホットプレス装置は、前記熱盤および前記被加工物を内部に収納して該内部を脱気状態に保つことが可能な遮蔽壁を有することを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載のプレス成型装置。
【請求項１３】
前記ホットプレス装置への新規被加工物の搬入と、この新規被加工物に先行してホットプレス装置で加熱加圧した先行被加工物のコールドプレス装置への搬入とを、同期した同一ピッチの移動にて実行する搬送手段を備えていることを特徴とする請求項７から１２のいずれか一項に記載のプレス成型装置。
【請求項１４】
前記搬送手段は、前記被加工物の移動方向及び厚さ方向に略直交する幅方向に互いに離間して前記被加工物を支持しながら移動させる搬送要素と、
前記被加工物の幅よりも該搬送要素の間隔が狭くなりかつ前記リフタが前記搬送要素間の内側に入る搬送位置と、前記ホットプレス装置の前記遮蔽壁より外側になる待機位置との間で、該搬送要素を幅方向へ離間・接近移動させる移動機構と、を有することを特徴とする請求項１３に記載のプレス成型装置。
【請求項１５】
前記搬送要素がベルトであり、
前記移動機構が、ロータリアクチュエータと、該ロータリアクチュエータと一体回転する回転リンクと、前記離間方向に伸びて前記回転リンクの端部側と前記両ベルトのローラ支持部材との間を連結して該ローラ支持部材の幅方向間隔を変更するロッドとを有する
ことを特徴とする請求項１４に記載のプレス成型装置。
【請求項１６】
フレームと、
該フレームにより支持され加熱あるいは冷却可能な熱調整盤を有する上方定盤と、
前記フレームに支持され加熱あるいは冷却が可能な熱調整盤を有する下方定盤と、
被加工物を前記両熱盤間位置で支持可能なリフタと、
該リフタと前記上方定盤と前記下方定盤とのうちの少なくとも二つを残りの一つに向けてそれぞれ上下方向に変位させ前記両熱調整盤間で前記被加工物を加圧可能なアクチュエータと、
前記リフタと前記上方定盤と前記下方定盤とのうち前記変位するものを、前記リフタが支持する前記被加工物および前記一方の熱調整盤間の隙間と前記被加工物および前記他方の熱調整盤間の隙間とがほぼ同一になるように前記アクチュエータを制御するコントローラと、
とを備え、
該搬送手段が、
互いに離間して前記被加工物を支持しながら移動する一対の搬送要素と、
該搬送要素を、前記被加工物の前記搬送要素の離間方向寸法より狭くかつ前記リフタが前記搬送要素間の内側にある搬送位置と、前記被加工物の前記搬送要素の離間方向寸法より広くなる待機位置との間で、該被加工物の移動方向及び厚さ方向に略直交する幅方向へ離間・近接移動させる移動機構と
を備えたことを特徴とするプレス装置。
【請求項１７】
前記下方定盤が固定定盤であり、
前記リフタが前記下方定盤の両脇に位置して前記被加工物を支持する昇降プレートと、該昇降プレートを前記下方定盤に対して上下動させる昇降機構と、を有する
請求項１６に記載のプレス装置。
【請求項１８】
前記昇降機構は、ロータリアクチュエータにより駆動されるピニオンと、該ピニオンに噛み合い前記昇降プレートを取り付けたラックであることを特徴とする請求項１７に記載のプレス装置。
【請求項１９】
前記リフタは、前記上方定盤により押圧されて該上方定盤とともに下降されるようにしたことを特徴とする請求項１６に記載のプレス装置。
【請求項２０】
前記定盤には、前記被加工物を密閉状態に囲む遮蔽壁を設け、該遮蔽壁内部を真空ユニットに接続することを特徴とする請求項１６から１９のいずれか一項に記載のプレス装置。
【請求項２１】
前記移動機構は、各搬送要素を幅方向位置でそれぞれ支持する支持部材と、ロータリアクチュエータと、該ロータリアクチュエータと一体の回転リンクと、前記両支持部材と回転リンク連結するロッドとを有し、前記ロータリアクチュエータの回転により前記両支持部材の幅方向間隔を変更するように構成したことを特徴とする請求項１６から１９のいずれか一項に記載のプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、たとえばプラスティック製のＩＣカードなどの被加工物を加熱しながら圧縮して成型するプレス成型方法および装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、プラスティク成型品、たとえばＩＣカード（インテグレーテド・サーキット）を製造するには、コアシートの貫通孔にＩＣとコイルを挿入し、このコアシートとインナシートを表面、裏面の双方からオーバーシートで挟んだ状態でプレス装置にて加熱・圧縮して成型した後、冷却することで、これらのシートを一体成型していた。（たとえば、１９８９年７月１０日、株式会社電気書院発行、玉田丈夫、穐山晴臣、桑原正幸共著の「ＩＣカード
しくみと広がる世界」第４１頁図５・４）
この場合、プラスティックとしてはＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）を用い、ＩＣカードを多数枚重ねてプレス装置で加熱・圧縮して同時成型することで、多量生産していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＶＣは廃棄処分時に燃焼すると塩化水素ガスを発生するなど環境上問題がある。また、ＩＣカード等は厚さが約０．７６ｍｍ（ＩＳＯ規格）と薄いのでカードがひずみ変形しやすく、カードリーダ・ライタへの出し入れ不能といったケースが発生することがある。特に、接触型のＩＣカードに比べ非接触型ＩＣカードや磁気カードの場合には、内部に配置する要素が増える結果、シート間の接合面積が減少することから、ＩＣカードがＰＶＣでは剛性不足で変形しやすくなる。
そこで、ＰＶＣの代わりに環境に優しく剛性も高いＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いることが考えられる。ところが、ＰＥＴを用いて成型する場合、加熱時にＰＥＴはひずみが大きくなりやすく、また、ＰＥＴは冷却方法によって剛性等も大きく異なってくる。したがって、ＰＥＴ製のＩＣカード等の成型では、加熱、冷却方法が難しく、同時成型できる枚数はＰＶＣに比べて少なくならざるをえず生産効率がよくない。
【０００４】
【発明の目的】
本発明の目的は、上記ＰＥＴのよう加熱圧縮して成型する材料を所望の形状にひずみなく成型する際、時間あたりの生産性を向上できるようにしたプレス成型方法および装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のプレス成型方法では、被加工物の成型をホットプレスのプレスサイクルとコールドプレスのプレスサイクルに分けて行うようにしている。すなわち、まずホットプレス装置にて被加工物を徐々に加熱していき成型温度で加熱加圧した後、結晶化温度まで徐冷していくホットプレス工程を実行し、このホットプレスした被加工物を搬送手段によりコールドプレス装置へ受け渡し、次にこの結晶化温度の被加工物をこれにほぼ等しい温度で受け取った後、冷却しながら加圧する工程を実行する。このプレスサイクルの分離により、プレス装置の温度調整幅が小さくて済み、１台で全プレスサイクルを実行する場合に比べ短時間で生産が可能となる。また、温度調整によるエネルギロスも小さい。この方法は、特にＰＥＴでＩＣカード等を成型するときに最適である。
【０００６】
上記プレス成型方法にあっては、望ましくは、上記ホットプレスのプレスサイクルと上記コールドプレスのプレスサイクルとを同期させ、新規な被加工物のホットプレスとこれに先行する被加工物のコールドプレスを同時に実行する。この結果、無駄な時間を省き流れ作業による生産性の向上を図れると同時に、これら両プレス装置への被加工物の搬入を１台の搬送手段だけで可能にできる。
【０００７】
上記ホットプレスのプレスサイクル工程では、望ましくは、ホットプレス装置の熱盤を結晶化温度から成型温度まで温度を上昇させて、被加工物の温度を上昇させる。この間たとえば０．１〜０．２Ｋｇといった低圧のタッチ圧で熱盤を被加工物に接触させておく。熱盤の温度を成型温度に保っていると、被加工物の温度も成型温度に達し、成型可能な状態となる。この状態を保ちながら、たとえば２０トンといった高圧で加圧して所定時間経過したら、熱盤の温度を下げて被加工物を結晶温度付近まで徐冷していく。この間、被加工物の厚みとこれに作用する全圧力を同時コントロールすることで所望の形状に成型可能となる。
【０００８】
上記ホットプレスのプレスサイクル工程では、望ましくは、ホットプレス装置の遮蔽板で被加工物を密閉し脱気する。したがって被加工物の中に残留している空気を取り除くことで良好な成型性を確保できる。
【０００９】
上記コールドプレスのコールドプレス工程では、望ましくは、コールドプレス装置の冷却盤が、ホットプレス装置から搬入された被加工物を急冷させて結晶化を阻害しないように、受け渡し時に結晶温度まで加熱されており、被加工物の結晶化を促進する。この後、冷却盤の温度を低温まで下げ、低温を保つことで高圧、たとえば２５トンの加圧と相まって、結晶化した被加工物にひずみやそりが発生するのを防ぐとともに被加工物に光沢を出させる。したがって、被加工物に高い剛性を持たせ、かつ精度よい成型が可能となる。
【００１０】
上記ホットプレスのプレスサイクル工程と上記コールドプレスのプレスサイクル工程では、望ましくは、リフタで被加工物を支持しながら被加工物と熱盤間の隙間、被加工物と冷却盤間の隙間がほぼ等しくなるように、これらの間隔を変えていくよう制御する。したがって、被加工物の局部あるいは一方の面が他の部分より加熱されてひずみが生じる、といった不具合が解消される。ここで、被加工物と熱盤間の隙間、被加工物と冷却盤間の隙間がほぼ等しくなるとは、これらの隙間がまったく同じである必要はなく、また両熱盤が被加工物にまったく同時に接触する必要もないのであって、実質的に被加工物の両面からの加熱で一方面側が他方面より温度が高くなってひずみが生じるような不具合が起こらなければよい程度の隙間の関係を意味する。
【００１１】
また、本発明のプレス成型方法および装置では、望ましくは、搬入された新規な被加工物をホットプレス装置の上方定盤の熱盤と下方定盤の熱盤で挟み込み、成型可能な温度まで加熱・圧縮して成型すると同時に、ホットプレス装置での成型が終了した先行の被加工物を下流に配置したコールドプレス装置の上方定盤の冷却盤と下方定盤の冷却盤とで挟み込み、結晶化温度で冷却・圧縮する。
したがって、ＰＥＴのように加熱、冷却が難しい素材であっても、ホットプレスの工程とコールドプレスの工程を分けてこれらを連続して成型することが可能なので、１台のプレス装置で加熱・圧縮した後さらに冷却圧縮する場合に比べ熱盤や冷却盤への加熱、冷却時間が短くて済み、時間あたりの生産枚数を多くすることが可能になる。したがって、このプレス装置システムは、特にＰＥＴでＩＣカード等を成型するのに最適である。
【００１２】
上記リフタは、望ましくは、被加工物を支持し、昇降機構によりこの被加工物を上方定盤の熱調整盤（熱盤あるいは冷却盤）、下方定盤の熱調整盤（熱盤あるいは冷却盤）がこれらと被加工物との隙間をほぼ等しく保ちながら被加工物の上下面から近づいていくように構成する。したがって、被加工物は、この上下面の一方側のみが熱盤（あるいは冷却盤）に急に接触したり、あるいは一面側のみが熱盤（あるいは冷却盤）により偏って加熱されたりするおそれがない。この結果、被加工物にひずみが発生するのを抑えることができる。また、リフタが無い場合は、プレス装置内に被加工物が入ったときに高温となった一方の熱盤等に直接ふれることになり、熱でひずみを生じてしまう。この不具合を避けるには、あらかじめ熱盤等の温度をひずみが生じない温度まで下げておき、両熱盤が被加工物に接触してから温度を上げる必要があり、逆に被加工物が搬出されたら次の被加工物が入ってくるまでに冷却しておかねばならない。これでは成型に時間がかかってしまうことになるが、本願のリフタがあれば搬入の当初から被加工物を両熱盤等から離しておけるので、熱盤等の最低温度を高くしておくことが可能となり、成型時間の短縮、エネルギロスの低減が可能となる。
【００１３】
また上記リフタの昇降機構は、望ましくは、ロータリアクチュエータに一体のピニオンと、これと噛み合い昇降プレートを取り付けたラックにて構成し、ロータリアクチュエータを回転制御してピニオン、ラックにより昇降プレートを上下動する。したがって、この昇降プレートにて搬送ベルト等との被加工物の受け渡しが可能となるとともに、被加工物と前記両熱盤との間隔制御が可能となる。
【００１４】
好ましくは、上記下方定盤を固定定盤とし、上方定盤と荷重が小さいリフタとを下方定盤に向けて下降制御するようにすると、すべてが可動するものより構造をシンプルにでき修理補修が簡単になる。また、場合によっては、リフタが上方定盤により押圧されながら一体的に下降するようにしてもよい。この場合も上記同様、実質的に隙間関係が同じ（被加工物の一面側のみの加熱によりひずみが生じない程度）となるようにすることが可能である。
【００１５】
好ましくは、上記熱盤と被加工物とを遮蔽壁内に密封して真空ユニットにて脱気するように構成する。この結果、被加工物の加工穴など隙間に存在していた空気を取り除くことができ、良好な成型性を得ることが可能となる。
【００１６】
上記ホットプレス装置とコールドプレス装置は、望ましくは、ベルト等の搬送要素で被加工物を移動させる搬送手段を有しており、この搬送手段により、新規の被加工物をホットプレス装置に搬入すると同時に、このホットプレス装置で先行してホットプレスした被加工物をホットプレス装置からコールドプレス装置へ搬入する。この場合、ホットプレス装置までの搬入距離とコールドプレス装置への搬入距離を同じにするのが望ましい。したがって、これらの搬入によりホットプレス装置によるホットプレスとコールドプレス装置によるコールドプレスとは同期して実行することが可能となり、時間あたりの生産性を向上できる。また、両搬入には搬送装置１台だけで済む。
【００１７】
この場合、搬送手段は、望ましくは、被加工物を移動可能な搬送要素間の間隔を狭めた搬送位置と、搬送要素間の間隔を広げた待機位置とに変更可能な移動機構を有する。搬送位置にて搬送要素が被加工物をプレス装置まで運び、上記リフタの上昇にて被加工物を受け渡す。この後、搬送要素が待機位置に拡幅することで、一方の定盤が他方の定盤に近づき熱盤同士または冷却盤同士による被加工物の加圧時、熱盤等と搬送要素とが干渉しないようにしている。
【００１８】
また、この場合、望ましくは、搬送要素がベルトであり、上記移動機構がロータリアクチュエータと、このアクチュエータと一体回転する回転リンクと、回転リンクの回動によりベルトのローラを支持する支持部材を被加工物の移動方向及び厚さ方向に略直交する幅方向に移動させるロッドとを有する。プレス装置への被加工物の搬入時には、ベルト間距離が前記被加工物の幅より狭くかつ前記リフタを内側に挟む搬送位置にくるようにしてある。搬入後、ロータリアクチュエータを回転駆動してこれと一体の回転リンクを一方向に回転させる。この結果、回転リンクの両端側に連結され幅方向に伸ばされたロッドが、幅方向に移動してベルトのローラ支持部材をベルトとともにこれら間の間隔が大きくなる待機位置まで移動させる。この結果、熱盤等による加圧時に両ベルトを前記ホットプレス装置の前記遮蔽壁より外側になる位置に移動させ、これらの遮蔽壁との干渉を防ぐ。加圧後は、定盤同士を離間し、ロータリアクチュエータを逆転させ、ロッドを逆方向に移動させることでベルトのローラ支持部材をベルトとともにこれら間の間隔が小さくなる搬送位置まで移動させる。この状態でリフタを下降させれば、プレス装置から被加工物を搬出できる。
【００１９】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１に基づき説明する。まず、プレス装置システムの全体を図１に示す。同図において、被加工物の流れ順に装置類を説明していくと、１は被加工物を最初にセットする挿入セットコンベアであり、この後流に挿入バッファコンベア２を設置する。この挿入バッファコンベアの後にはプレス内コンベア３を設置して、このプレス内コンベアをホットプレス装置４、コールドプレス装置５内をそれぞれ貫通させ、これらのプレス装置で順次成型加工できるようにしている。ホットプレス装置４，コールドプレス装置５には、それぞれパイプ８６、８７、８８、８９を介してホットプレス用加熱冷却ユニット６、コールドプレス用加熱冷却ユニット７を接続し、それぞれ高温油、低温油を循環供給可能にする。プレス内コンベア３の下流には搬出クロスコンベア１０を設けることで、被加工物をプレス内コンベア３から受け入れた後９０度方向変換し、これに続く搬出横送りコンベア１１に受け渡す。この搬出横送りコンベア１１の下流には被加工物の移動方向を再度９０度変える回流クロスコンベア１２を設置し、この後、回流コンベア１３を介してクロスコンベア１４へと受け渡し、ここで９０度方向変換させて操作者の方へ向ける。クロスコンベア１４は、操作者の手前にあるコンベア１５へと続く。なお、挿入バッファコンベア２での被加工物受け入れ位置からホットプレス装置４での成型位置までのピッチＬ１と、このホットプレス装置の成型位置からコールドプレス装置５の成型位置までのピッチＬ２とは同一に設定しておく。
【００２０】
次に、図２に基づき、ホットプレス装置４の詳細につき説明する。
ホットプレス装置４は、幅方向に離間配置した両支柱１６ａ、１６ｂ間の上下をアーチ１７、ベース１８によりそれぞれ連結して構成したフレーム１９を有する。このアーチ１７には上方位置からみて方形位置にそれぞれシリンダ２０、２１、２２、２３を合計４本固定配置する。これらのシリンダ内にはねじ軸２４、２５、２６、２７を貫通させ、ねじ軸の外周面とシリンダ２０〜２３内に配置した固定シリンダ２０ａ〜２３ａの内周面とに螺旋のボール溝を形成してボールを介在させて、ボールねじを構成することでねじ軸がシリンダ２０〜２３に対し回転しながら上下動可能とする。ねじ軸２４〜２７は、これらの上方部分を軸受で上台２８に支持するとともに、その上端部分に歯付きベルト車２９、３０、３１、３３を連結する。各ベルト車２９〜３３は歯付きベルト３４にかみ合わせる。上記ベルト車２９〜３３のうちの１個を上台２８に取り付けた電気モータ３５にて回転駆動可能とし、このベルト車を回転駆動することによりベルト３４を介して全ベルト車、したがってねじ軸２４〜２７を同じ回転方向・同じ回転量だけ同時駆動するようにしている。なお、電気モータ３５にはエンコーダ１０３を取り付けてある。ねじ軸２４〜２７の下側部分は、上方定盤としての可動定盤３６に軸受で回転可能かつ軸方向一体に取り付ける。
可動定盤３６の下方には断熱材３７を介して熱盤３８を取り付けて、この熱盤にパイプ８６を介してホットプレス用加熱冷却システム６から温度調節した高温油を循環供給可能とする。ベース１８側には下方定盤としての固定定盤３９を配置し、この上方に断熱材４０を介して熱盤４１を取り付け、この熱盤にパイプ８６を介して同じくホットプレス用加熱冷却システム６から温度調節した高温油を循環供給可能とする。これらの熱盤３８、４１の表面には、セラミックコーティングを施してある。
【００２１】
上記固定定盤３９には、被加工物を上下動可能にするリフタ４２を設ける。このリフタ４２は、図３（ａ）、（ｂ）に拡大して示すように被加工物を支持する２枚の昇降プレート４３、４４を有し、この中央部分からそれぞれ下方に伸ばしたラック４５、４６にピニオン４７、４８をかみ合わせる。これら両ピニオン４７、４８は、固定定盤３９を貫通するシャフト５０の両端に取り付け、一方のピニオン４６をロータリアクチュエータ４９で駆動制御することで昇降プレート４３、４４の上下動を可能とする。このロータリアクチュエータ４９は、コントローラ１０４にて制御する。昇降プレート同士４３、４４の離間幅を熱盤３８、４１より大きく設定するとともに、それぞれの昇降プレート４３、４４の前後端に上方に突出する突出部４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂを形成する。昇降プレート４３、４４は、これらの突出部間４３ａ〜４３ｂ、４４ａ〜４４ｂの溝部４３ｃ、４４にてＩＣカード等の被加工物を支持可能である。
【００２２】
図２に戻って、可動定盤３６、固定定盤３９側のベース１８には、それぞれ遮蔽壁５５、５６を設けてこれらの下端開口縁、上端開口縁にシール５８、５９を取り付け、可動定盤３６が固定定盤３９に所定距離まで近づくと遮蔽壁５５、５６のシール５８、５９同士が圧接して遮蔽壁５５、５６内をこの室外から遮断することにより空気の出入りを不能とする。この遮蔽壁５５、５６内は、エアホース６０に連結してあり、密閉した遮蔽壁内の空気を真空ユニット１０５にて吸引し脱気することが可能である。なお、遮蔽壁５５、５６の大きさは、リフタ４２の昇降プレート４３、４４や熱盤３８、３９を収納でき、かつプレス内コンベア３のベルト位置が後述する拡幅する待機位置にあるとき両ベルト６１、６２間に収まるように設定してある。
【００２３】
また、固定定盤３９は、この下面の前後方向２カ所でベース１８に設けたピン１０１、１０２にて位置決めするとともに、下面の４カ所とベース１８との間にロードセル９７、９８、９９、１００を配置し、これらのロードセルが受ける荷重を検出する。これらの検出信号はコントローラ１０４に入力する。
【００２４】
コールドプレス装置５の構成は、図４に示すように基本的にはホットプレス装置４とほぼ同じである。ただ、ホットプレス装置４と構成上異なるのは、コールドプレス装置５では真空室が不要なので遮蔽壁およびシールを備えていない点、また熱盤の代わりに冷却盤８、９を用いこれをパイプ８７を介してコールドプレス用の加熱冷却ユニット７に接続して低い温度の油を供給する点である。他は、ホットプレス装置と実質的に同一なので、その説明を省略する。なお、図３ではホットプレス装置に実質的に対応する構成要素にはこれと同一の番号の後にＡを付けて示してある。
【００２５】
本プレス装置システムに使われている搬送装置としてのコンベアは通常のベルトコンベアであるのでその詳細な説明を省略する。ただプレス内コンベアは、本願プレス装置との関係で重要なので、図５〜図７に基づき説明する。図５はコンベアを上方から見た図、図６はこのコンベアに設けた上流側のリンク機構、図７は同じくこのコンベアに設けた下流側のリンク機構をそれぞれ示す。
同図において、６１と６２は被加工物を上に載せて搬送する搬送要素としてのベルトであり、それぞれコンベアの前後方向両端に設けたプーリ６３、６４、６５、６６に巻き掛けしてある。これらプーリのうち下流側のプーリ６４、６６同士はシャフト６７で連結し、サーボ６８にて回転・停止制御する。
またプーリの各支持部材６９、７０、７１、７２は、それぞれコンベアフレーム７３に対し幅方向にスライド可能であり、リンク機構７４，７５により幅方向へ移動可能である。すなわち、下流側のリンク機構７５にあっては、図７に示すように幅方向に位置する一方の支持部材７０が、この下端部に回動可能に一端部をジョイント結合したロッド７６、このロッドの他端部がジョイント結合する回転リンク７７、この回転リンクに一端部がジョイント結合したロッド７８を介して他方の支持部材７２に連結される。上記回転リンク７７は、図５に示すようにコンベアフレーム７３にベルト方向に沿って配置、かつ軸支したシャフト７９の下流端に連結する。このシャフト７９の上流端は、ロータリアクチュエータ８０により駆動される。このロータリアクチュエータの上流側にもシャフト７９と同軸位置の別のシャフト８１を配置して、このシャフト８１の下流側端にクランク８２を介して上記ロータリアクチュエータ８０を連結する。したがって、ロータリアクチュエータ８０は、シャフト７９とともにシャフト８１も回転駆動し、リンク機構７４を介して上流側支持部材６９、７１をスライド可能である。この上流側のリンク機構７４の構成も、図６に示すように上記下流側のリンク機構７５と同様に一方の支持部材６９側のロッド８３、回転リンク８４、他方の支持部材７１側のロッド８５にて構成する。
この結果、ロータリアクチュエータ８０の回転駆動によりシャフト７９、８１、回転リンク７７、８４、各ロッド７６、７８、８３、８５を介して各支持部材６９〜７２を幅方向へ移動させ、両ベルト６１、６２の間幅を狭くした搬送位置（図６（ｂ）に、また図２、図４に実線にて示す）と、広くした待機位置（図６（ａ）に、また図２、図４に点線にて示す）と変更できる。このベルト間のすきま幅は、狭くした搬送位置ではリフタ４２の昇降プレート４３、４４がベルト６１、６２間にあって上下動可能な幅に、また広くした待機位置ではホットプレス装置４の可動定盤３６が降下してきたとき遮蔽壁５６、５７が入ることができる大きさに設定する。なお、上記リンク機構７４、７５やロータリアクチュエータ８０等は、ベルトの移動機構を構成する。
【００２６】
上記プレス成型方法および上記プレス装置による被加工物の成型工程につき、以下に説明する。まず、操作者は図外の操作制御盤を操作してシステム稼働の状態にする。図８に示すように、下からクッション紙９１ａ、片鏡面板９２ａ、組み立て前のＩＣカード９３ａ、両鏡面板９４ａ、ＩＣカード９３ｂ、…、ＩＣカード９３ｅ、片鏡面板９２ｂ、クッション紙９１ｂと重ね合わせた被加工物９６を、図１に示す挿入セットクロスコンベア１に乗せ、挿入バッファコンベア２へ受け渡す。プレス内コンベア３は、挿入バッファコンベア２の受け渡し位置からベルト６１、６２でＬ１だけ移動してホットプレス装置４の固定定盤３９上でに停止させる。この間、プレス内コンベア３のベルト６１、６２は、これらのすきま幅が最小となる搬送位置にある。
【００２７】
この後、リフタ４２を上昇させ被加工物をベルト６１，６２から持ち上げる。すなわち、ロータリアクチュエータ４９によりピニオン４７、４８を回転させ、これらとかみ合うラック４５、４６によりこれらと一体の昇降プレート４３、４４上昇させるが、このときリフタの昇降プレート４３、４４の溝部４３ｃ、４４ｃにて被加工物のを支え、ベルト６１、６２よりも所定量高い位置まで上昇してその位置を保持する。リフタへ４２による被加工物の受け取り後、プレス内コンベア３のロータリアクチュエータ８０を作動させ、回転リンク７７、８３を回転してロッド７６、７８、８２、８４の押し引きにより支持部材６９、７１と支持部材７０、７２とを離間させてベルト６１、６２の間幅を広げて待機位置に移動する。この結果、ベルト６１、６２の隙間幅は、遮蔽壁５６、５７が収納可能な大きさとなる。
【００２８】
この状態でコントローラ１０４にて電気モータ３５を回転させると、歯付きベルト３４により４つのベルト車２９〜３３が同じ回転方向、同じ回転量だけ回転する。このベルト車の回転により、これらと一体のねじ軸２４〜２７も回転しボールねじ５５により上台２８、電気モータ３５ともども下方へ移動していく。ねじ軸２４〜２７の下降にしたがって、これに軸受で連結した可動定盤３６も下降していき、遮蔽壁５６を遮蔽壁５７に押しつけ、これら間のシール５８、５９を圧着する。この密閉後、遮蔽壁内の空気を真空ユニット１０５でエアホース６０を介して吸引し始め、被加工物９６の隙間等に存在する空気を抜き取る。
【００２９】
一方、上記可動定盤３６の下降に伴ってリフタ４２も、ロータリアクチュエータ４９によりピニオン４７、４８、ラック４５、４６を介して下降していく。このリフタ４２の下降は、下降中、被加工物９６および可動定盤３６側の熱盤３８間の隙間と、被加工物９６および固定定盤３９側の熱盤４１間の隙間とがほぼ等しくなるように制御する。この結果、被加工物９６の上下面が両熱盤３８、４１から受ける熱がほぼ同じになる。また、この下降中、熱盤３８、４１の表面がセラミックコーティングされているので、遠赤外線による輻射熱で被加工物９６が熱盤３８、４１と接触する前から徐々に全体が加熱されていき、局所的に高温となってひずみが生じるといった不具合を回避しながら素早く被加工物を加熱できる。
下降の最終段階では、可動定盤３６側の熱盤３８と固定定盤３９側の熱盤４１とが被加工物９６の上下面に同時に接触する。熱盤３８、４１により後述するホットプレスのプレスサイクルにて被加工物９６を加熱・圧縮して成型する。このときの圧縮は、エンコーダ１０３で位置を検出することにより被加工物の厚み制御を行うとともに、ロードセル９７〜１００によりプレスの全荷重を検出して荷重制御を行う。すなわち、これらプレス全荷重とモータ回転位置の検出値にしたがって、コントローラ１０４が電気モータ３５を目標値になるように制御する。
【００３０】
上記ホットプレス工程が終了したら、可動定盤３６とリフタ４２を上記下降制御とは逆に上昇させる。すなわち、電気モータ３５で可動定盤３６を上昇させ、ロータリアクチュエータ４９を駆動させて被加工物９６をリフタ４２で持ち上げ所定位置で停止させる。この上昇後、サーボ６８を駆動してリンク機構７４、７５によりベルト６１、６２の間隔を搬送位置まで狭め、これらのベルトを被加工物９６の下方に位置させる。次いでリフタ４２を下降させてベルト６１、６２上へホットプレスした被加工物９６を受け渡す。
【００３１】
上記受け渡しが終了したら、プレス内コンベア３のベルト６１、６２を回転駆動する。このベルト搬送により、上記ホットプレスが終了した被加工物９６をコールドプレス装置５の固定定盤３９Ａ上（コールドプレス位置）まで移動すると同時に、上流側の挿入バッファコンベア２に待機していたホットプレス予定の次の被加工物をホットプレス装置４の固定定盤３９上（ホットプレス位置）まで移動させる。これらの両移動が同期した同一ピッチＬ１、Ｌ２にて実行されることは前述のとおりである。この移動後、ホットプレス装置４は上記で説明した作動を再度繰り返し続ける。
一方、コールドプレス装置５も、ベルト６１、６２の待機位置での拡幅後、ホットプレス装置と同様にリフタ４２Ａが上記ホットプレス済みの被加工物を持ち上げ、続いて可動定盤３６Ａとリフタ４２Ａが稼働定盤３６Ａ側の冷却盤８および被加工物間の隙間と、固定定盤３９Ａ側の冷却盤９および被加工物間の隙間とがほぼ等しくなるように、その位置と速度の制御をしながら下降する。ただし、コールドプレス装置においては、遮蔽壁による密閉、真空引きは行われない。可動定盤３６Ａと固定定盤３９Ａとの冷却盤８、９同士が被加工物に接すると、後述するコールドプレスのプレスサイクルにて冷却・圧縮する。
上記ホットプレス工程とコールドプレス工程とは、タンデム配置したホットプレス装置４とコールドプレス装置５とで、同じサイクルかつ同期して次々と実行される。
これらのプレスが終了したら、両プレス装置４、５の可動定盤３６、３６Ａとリフタ４２、４２Ａが上昇し、ベルト６１、６２が幅を狭めた搬送位置へ移動した後、リフタ４２、４２Ａが下降してコールドプレス済みの被加工物とこれに続くホットプレス済みの被加工物をベルト６１、６２へ受け渡す。続いて前者を搬出クロスコンベア１０へ、また後者をコールドプレス位置へ、また新しい被加工物を搬入バッファコンベア２からホットプレス位置へと同時に移動させる。
以後、これらの工程が繰り返される。
【００３２】
次に、ホットプレスとコールドプレスの各プレスサイクルの内容につき、図９に基づきより詳細に説明する。
同図は、上半部がホットプレスのプレスサイクルを、下半部がコールドプレスのプレスサイクルを示す。図では縦軸に温度、横軸に時間をとっており、上半部に３つの連続するホットプレスの各サイクルＡ１、Ａ２、Ａ３を、また下半部に３つの連続するコールドプレスの各サイクルＢ０、Ｂ１、Ｂ２を記載している。被加工物９６は、まずホットプレス装置４で加熱・圧縮した後、プレス内コンベアにてコールドプレス装置５へ移動させ、ここで冷却・圧縮するので、図ではＡ１でホットプレスした被加工物は次工程のコールドプレスＢ１へと進み、このコールドプレスの終了後、搬出クロスコンベアへ受け渡されることになる。
Ａ１→Ｂ１と被加工物が進行するのと同様に、次の被加工物もＡ２→Ｂ２、…と進んでいくが、Ａ１とＢ０、Ａ２とＢ１、Ａ３とＢ２、…とこれらのホットプレスとコールドプレスとは、ホットプレス装置４とコールドプレス装置５とにより同期したサイクルで実行される。
【００３３】
上記ホットプレス装置４内にホットプレスでのプレスサイクルは、Ａ１に示すように、被加工物から離間された位置にある可動定盤３６の熱盤３８と固定定盤３９の熱盤４１との温度Ｔａは、プレスサイクル中、最低の温度である約８０℃に保っておく。ホットプレス装置４に時点ｔ０に搬入完了された被加工物の温度Ｔｂは、雰囲気温度（図では約３０℃）である。時点ｔ０から時点ｔ１の間、可動定盤３６を降下させていくと、遮蔽壁５６と遮蔽壁５７とがシール５８、５９を圧着する。この状態で密閉室内をエアホース６０で真空引きする。この真空圧力を図中Ｐａで示す。ただし、シール５８、５９同士が接触するまでは、被加工物は加圧しないようにしておく。
一方、熱盤３８、４１の温度Ｔａも搬入完了のｔ０の時点になったら約８０℃から約１４０℃に向けて上げていく。上記時点ｔ１の少し後の時点ｔ２から電気モータ３５を駆動してプレス圧力Ｐｂが軽くさわる程度のタッチ圧（０．１〜０．２Kg程度）となるようにしてこの圧を保つ。このタッチ圧と上記熱盤温度Ｔａにより被加工物の温度Ｔｂも上昇していき、柔らかくなってくる。
熱盤温度Ｔａをそのまま約１４０℃に保っておき、被加工物の温度Ｔｂが成型に最適な約１４０℃になる時点（ｔ３）から電気モータ３５をさらに駆動して被加工物に高圧（２０トン程度）をかけ、この加熱・加圧を下記の要領で制御する。時間ｔ３から所定時間経過した時間ｔ４になったら、熱盤３８、４１の温度を約８０℃に向けて下げ始める。この熱板温度Ｔａの温度降下制御は、途中の時間ｔ５まではやや緩やかに、その後はこれよりやや急に温度降下させていく。この結果、被加工物の温度Ｔｂもやや遅れて温度低下していく。そして、被加工物が約１００℃程度になる時点ｔ６にて被加工物のホットプレス成型完了と見なし、電気モータ３５を逆転して可動定盤３６を上昇させプレス圧を解除するとともに、遮蔽壁内も大気解放する。可動定盤３６の上昇が終了した時点ｔ７でホットプレス完了信号が出力される。
時点ｔ７後の所定時間Δｔ１では、さらに電気モータ３５を回し続け上方熱盤３８を上昇させ、被加工物から離す。この後の期間Δｔ２は、プレス内コンベア３を稼働し被加工物を移動させる。
以上が、ホットプレスのプレスサイクルだが、上記ｔ０〜ｔ７、Δｔ１、Δｔ２、Ｐｂ等は、あらかじめ実験により最適値を決めておく。
なお、上記加圧制御はロードセル９７〜１００での検出値をフィードバックして、またＩＣカードの厚みはエンコーダ１０３からの信号によりコントローラ１０４にて制御する。
【００３４】
次に、コールドサイクルのプレスサイクルにつき、図９の下半部に基づき説明する。
ホットプレス装置４からの受け渡し時にあっては、受け渡される被加工物の温度Ｔｂは約１００℃程度である。この温度付近まで低下させないと、被加工物であるＩＣカードの結晶化を進行できず剥がれてしまい、また急激に低下しすぎると十分な結晶化ができず剛性も低下してしまう。そこで、この受け渡し時にあっては、冷却盤８、９の温度Ｔｃを最高の約８０℃に上げておく。この結果、被加工物の温度Ｔｂは結晶化温度を所定時間保たれる。次いで、電気モータ３５Ａを駆動して可動定盤３６Ａの冷却盤８と冷却盤９とで被加工物に高圧Ｐｃ（たとえば２５トン）をかけるとともに冷却盤８、９の温度Ｔｃを約８０℃から２０℃程度まで低下させ、この温度と上記高圧を所定時間続ける。被加工物は、冷却盤８、９の温度降下制御後もしばらくは結晶化温度を保ち、その後、徐々に温度が低下していく。上記ｔ３の時点になったら、電気モータ３５Ａを逆転させプレス圧を解除する。この後のコールドプレス装置５からの排出時にあっても、被加工物温度Ｔｂは、５０℃程度あり、以後はコンベア搬送時に冷却させていく。なお、図中ΔＴは、被加工物の移載時間である。以上がコールドプレスのプレスサイクルであり、このプレスサイクルは上記ホットプレスのプレスサイクルと同期させて実行する。
【００３５】
上記実施態様においては、ＩＣカードなどの被加工物の成型にあってこの成型加工の工程を二分し、被加工物を成型可能な高温まで加熱加圧した後、結晶化温度まで徐冷するホットプレス装置４と、この結晶化温度の被加工物をホットプレス装置４から受け渡され、冷却加熱して結晶化していくコールドプレス装置５とをタンデム配置して、被加工物をこの順に流し相次いで搬入される被加工物を上記ホットプレス装置４とコールドプレス装置５とで同期させて成型するようにしたので、ホットプレス装置４の熱盤３８、４１の温度調整範囲を約８０℃から約１４０℃の間で、またコールドプレス装置４の冷却盤８、９の温度調整を約８０℃から約２０℃の間で調整すればよくこの温度上昇下降に要する時間が短縮できる結果、時間あたりの生産量を増やすことができる。また、１台のプレス装置で上記ホットプレスとコールドプレスの両サイクルを実行する場合、約１４０℃から２０℃まで各被加工物ごとに調整する必要があり、途中で大量の熱を捨てねばならず生産コスト高となるのに対し、本実施態様のものでは、途中で捨てる熱量が少なくて済み、経済的である。また、本実施態様にあっては、リフタ４２、４２Ａにて被加工物を支持し、可動定盤３６、３６Ａとともに下降させるが、これらの下降を被加工物９６および可動定盤３６、３６Ａの熱盤３８（あるいは冷却盤８）間の隙間と、被加工物９６および固定定盤３９、３９Ａの熱盤４１８あるいは冷却盤９）と間の隙間とがほぼ等しくなるように制御しているので、被加工物が局所的に加熱されてひずむといった不具合を解消できる。さらにホットプレス装置４では、遮蔽壁５６、５７にて被加工物を密閉して真空引きするようにしたので、被加工物の隙間に存在していた空気を取り除くことができ、良好な成型性を確保できる。
【００３６】
なお、上記実施態様にあっては、上方定盤を可動定盤、下方定盤を固定定盤とし、リフタが被加工物を上下動可能な構成としている。この構成が安価で制御も簡単であるが、本発明はこれに限られるものではなく、上方定盤を固定定盤、下方定盤を可動定盤とし、下方定盤が固定の上方定盤近づくにしたがってリフタを上昇させていくように構成することも可能である。あるいは、リフタをプレス内コンベアから被加工物を受け取った後に所定位置に固定し、上方定盤、下方定盤がともに可動定盤としてリフタに向かって同時に近づくように制御することも可能である。また、図３に示すように、昇降プレート４３、４４の各突出部４３、４３ａ、４４、４４ａに上下方向に突出量を調整可能なストップピン５１、５２、５３、５４を取り付け、上方定盤の下降時、この下方定盤を上記ストップピン５１、５２、５３、５４にあてて一体的になってリフタを押し下げるようにしてもよい。この場合、被加工物および上方熱盤の隙間、被加工物と下方熱盤の隙間は全く同じとはならず、また被加工物と上記両熱盤との接触も上下面で同時とはならないものの、被加工物の一方の面のみ加熱が強すぎてひずみが生じるといった不具合が生じることがない隙間関係（実質的に同じ隙間関係）、下降速度関係にしてあるので、素早くひずみない成型が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施態様のプレス装置システム全体を示す図である。
【図２】本実施態様によるホットプレス装置を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）とも図２のホットプレス装置のリフタを拡大して示す図であり、（ａ）はリフタの側面図、（ｂ）はリフタの正面図である。
【図４】本実施態様によるコールドプレス装置を示す図である。
【図５】本実施態様による搬入装置としてのコンベアを上方からみた図である。
【図６】図５のコンベアに設けた上流側のリンク機構を示す図である。（ａ）は待機位置の状態、（ｂ）は搬送位置の状態を示す。
【図７】図５のコンベアに設けた下流側のリンク機構を示す図である。
【図８】上記ホットプレス装置及び上記コールドプレス装置に搬入する際の被加工物を示す図である。
【図９】ホットプレスとコールドプレスとのプレスサイクルを示す図である。
【符号の説明】
３                プレス内コンベア
４                ホットプレス装置
５                コールドプレス装置
６                ホットプレス用加熱冷却システム
７                コールドプレス用加熱冷却システム
８、９            冷却盤（熱調整盤）
１９、１９Ａ      フレーム
３５、３５Ａ      電気モータ
３６、３６Ａ      可動定盤（上方定盤）
３８、４１        熱盤(熱調整盤)
３９、３９Ａ      固定定盤（下方定盤）
４２、４２Ａ      リフタ
４３、４３Ａ、４４、４４Ａ  昇降プレート
４５、４５Ａ、４６、４６Ａ    ラック
４７、４７Ａ、４８、４８Ａ    ピニオン
４９、４９Ａ      ロータリアクチュエータ
６１、６２        ベルト（搬送要素）
７４、７５        リンク機構（移動機構）
８０              ロータリアクチュエータ（移動機構）
９３ａ〜９３ｅ    ＩＣカード
９６              被加工物
９７〜１００      ロードセル
１０３            エンコーダ
１０４            コントローラ
【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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【図８】
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【図９】
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