JP2010207902A - 真空プレス装置及び真空プレス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定したプレス条件で被加工物のプレスを行うことのできる真空プレス装置及び真空プレス方法を提供する。
【解決手段】真空プレス装置が、定盤上に配置された被加工物が弾性を有するリリースシートに覆われるようにリリースシートを定盤に向けて押圧してリリースシートを定盤に密着させることによって定盤とリリースシートの間に密閉された第１の空間を形成する枠体と、第１の空間を真空引きするための真空ポンプと、定盤に対して枠体を相対的に移動させる駆動手段と、定盤と枠体との間の領域にリリースシートを搬入すると共に被加工物のプレス成形後にこの領域からリリースシートを搬出するリリースシート搬送手段とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、少なくとも一部が弾性膜で覆われた空間中に被加工物を配置し、次いでこの空間を真空引きすることによって被加工物をプレスする、真空プレス装置及び真空プレス方法に関する。

シート状またはフィルム状の被加工物の積層を行う為に、特許文献１に記載されているもののような、弾性膜を用いた真空プレス装置が利用されている。このような真空プレス装置は、一方又は双方に弾性膜が設けられた一対の定盤を有し、被加工物はこの定盤間でプレスされる。定盤の一方のみに弾性膜が設けられている場合は、一対の定盤を互いに近接させると、弾性膜が設けられていない定盤と弾性膜とが直接、或いはガスケットを介して密着して、密封された空間が形成される。定盤の双方に弾性膜が設けられている場合は、一対の定盤を互いに近接させると、弾性膜同士が密着して、密封された空間が形成される。

被加工物はこの密封された空間に配置される。密封された空間には、真空ポンプが接続されており、この真空ポンプにて密封された空間を真空引きすることによって、弾性膜が被加工物に向かって変形し、被加工物は弾性膜によって圧迫されてプレスされる。被加工物を加熱プレスする場合は、定盤にヒータを取り付けて、被加工物を加熱しながら密封された空間を真空引きする。

特開平１０−６４１

このような真空プレス装置、特に加熱プレスを行うものは、プレスを行うたびに弾性膜に張力が加わり、且つ加熱されるため、比較的短期間のうちに弾性膜が劣化し、その弾性率が変化する。弾性膜の弾性率が変わると、プレス時に弾性膜から被加工物に加わる荷重の大きさが変化する。このように、従来の真空プレス装置においては、プレスを繰り返すにつれ、弾性膜の劣化が進行し、被加工物のプレス条件（被加工物に加える荷重など）が変化する。すなわち、従来の真空プレス装置においては、安定したプレス条件で被加工物のプレスを行うことができなかった。

特に、弾性膜において被加工物のエッジ部分に接触する領域には集中荷重が加わり、劣化が他の領域よりも速く進行する。また、凹凸の多い被加工物をプレスする場合は、凹凸部のエッジ部分に接触する弾性膜の領域に集中荷重が加わり、劣化が速く進行する。このように、プレスを繰り返し行うと、弾性膜内に劣化の進行が進んだ領域と、劣化があまり進んでいない領域とが混在することになり、被加工物に一様に荷重を加えることができないという問題が発生する。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は安定したプレス条件で被加工物のプレスを行うことのできる真空プレス装置及び真空プレス方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の真空プレス装置は、定盤上に配置された被加工物が弾性を有するリリースシートに覆われるようにリリースシートを定盤に向けて押圧してリリースシートを定盤に密着させることによって定盤とリリースシートの間に密閉された第１の空間を形成する枠体と、第１の空間を真空引きするための真空ポンプと、定盤に対して枠体を相対的に移動させる駆動手段と、定盤と枠体との間の領域にリリースシートを搬入すると共に被加工物のプレス成型後にこの領域からリリースシートを搬出するリリースシート搬送手段とを有する。

また、真空プレス装置が枠体と前記定盤との間の領域の外側両端に夫々配置されリリースシートの両端が夫々巻き取られているリーリング及びアンリーリングを有し、リリースシート搬送手段はリーリングを駆動して領域内のリリースシートを搬出してリーリングに巻き取らせると共にアンリーリングからリリースシートを引き出して領域内に搬入するモータを有する構成とすることが好ましい。

さらに、枠体と前記定盤との間の領域に配置されているリリースシートのテンションを調整するテンション調整手段をさらに有する構成とすることが好ましい。

例えば、テンション調整手段は、リーリングが駆動されているときにアンリーリングの回転速度を調整することによってリリースシートのテンションを調整する。

また、枠体は、枠体が前記リリースシートを押圧しているときに第１の空間を収容するための凹部が形成されているプレート状の部材であり、真空プレス装置は凹部と前記リリースシートに覆われた第２の空間を略１気圧に維持する気圧維持手段をさらに有する構成とすることが好ましい。

さらに好ましくは、真空プレス装置が枠体及び定盤の少なくとも一方を加熱するためのヒータをさらに有する。

さらに好ましくは、真空プレス装置が、定盤と枠体との間の領域に成型前の被加工物を搬入すると共に、この領域からプレス成型後の被加工物を搬出する被加工物搬送手段をさらに有する。

また、本発明の真空プレス方法は、被加工物搬送手段によって定盤上に被加工物を配置すると共にリリースシート搬送手段によって定盤と定盤と対峙する枠体との間の領域に新たなリリースシートを搬入する第１の工程と、枠体を定盤に向けて相対移動させて枠体と定盤との間でリリースシートを押圧して被加工物該リリースシートを被覆させると共に第１の空間を形成する第２の工程と、第１の空間内を真空引きして被加工物をプレス成形する第３の工程と、被加工物がプレス成形された後に枠体を定盤から離す方向に相対駆動させて被加工物に被覆されたリリースシートを被加工物から離す第４の工程と、リリースシート搬送手段によって枠体と定盤との間の領域からプレス成形に使用したリリースシートを搬出する第５の工程とを有する。

また、第１の工程においてリリースシートを搬入するに際し、リリースシート搬送手段を調整することにより、リリースシートに所望のテンションを与える工程を有する構成とすることが好ましい。

また、第３の工程において真空引きするに当たり、リリースシートの上下で気圧差を発生させる為に、枠体とリリースシートとの間に形成された第２の空間の気圧を所望の気圧に保持させる工程を有する構成とすることがこのましい。

好ましくは、第１から第３の工程において、枠体または定盤の少なくとも一方が加熱される工程を有する。

本発明の真空プレス装置及び真空プレス方法によれば、プレスが終了するたびにリリースシート搬送手段によってプレスに使用されたリリースシートが枠体と定盤との間から搬入され、新しいリリースシートが搬入されるようにすることができる。従って、本発明によれば、常に熱劣化の起こっていないリリースシートによって、安定したプレス条件で被加工物のプレスが行われる。

また、テンション調整手段によってリリースシートのテンションを調整することによって、さらに安定したプレス条件で被加工物のプレスを行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態の真空プレス装置の概要図である。 図２は、本発明の実施の形態の真空プレス装置の互いに密着した枠体及び定盤の断面図であり、真空引きを行う前と後の状態を示したものである。 図３は、本発明の実施の形態において被加工物をプレス成形する手順を示したフロー図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の真空プレス装置の概要図である。また、図２は、本実施形態の真空プレス装置の互いに密着した枠体及び定盤の断面図であり、真空引きを行う前と後の状態を示したものである。

図１に示されるように、本実施形態の真空プレス装置１は、上下方向に並べられた枠体１２と定盤１４とを有する。枠体１２は、定盤駆動機構４２（油圧シリンダ機構等）によって上下方向、すなわち定盤１４に対して近接又は離間する方向に駆動される。なお、定盤駆動機構４２は、コントローラ５２によって制御される。

本実施形態の真空プレス装置１によってプレスされる被加工物Ｐは、下部リリースシート１８を介して定盤１４の上に配置されるようになっている。また、枠体１２は、その下面には凹部１２ａが形成されたプレート状の部材であり、定盤駆動機構４２によって枠体１２を定盤１４に近接させると、図２（ａ）に示されるように、下部リリースシート１８及び被加工物Ｐは枠体１２の凹部１２ａに収容されるようになっている。

枠体１２と定盤１４との間には、上部リリースシート１６が配置されている。上部リリースシート１６は、シリコーンゴム等の耐熱性に優れた弾性体のシートであり、枠体１２を駆動して定盤１４に密接させると、図２（ａ）に示されるように、上部リリースシート１６は枠体１２と定盤１４との間に挟み込まれ、両者と密着する。定盤１４の上に被加工物Ｐを配置した状態で枠体１２を定盤１４に密接させると、被加工物Ｐ及び下部リリースシート１８は、被加工物Ｐの上面が上部リリースシート１６に被覆された状態で、枠体１２の内側に収容される。そして、上部リリースシート１６は被加工物Ｐの側面側において枠体１２と定盤１４に挟まれた状態となり、定盤１４の上面１４ａと上部リリースシート１６による第１の空間Ｓｐ（図２（ａ））、及び枠体１２の下面１２ａと上部リリースシート１６による第２の空間Ｓｐ’が形成される。すなわち、被加工物Ｐ及び下部リリースシート１８は、第１の空間Ｓｐに収容されることになる。

図１に示されるように、枠体１２及び定盤１４の外側に配置されたリーリング２２及びアンリーリング２６に上部リリースシート１６の両端が巻き取られている。リーリング２２及びアンリーリング２６は、夫々モータ２４及び２８に接続されており、上部リリースシート１６がアンリーリング２６から送り出され、リーリング２２に巻き取られるようにモータ２４及び２８を駆動することによって、上部リリースシート１６をアンリーリング２６からリーリング２２に向かって搬送することができる。モータ２４及び２８はコントローラ５２によって制御され、その回転数を調整可能である。モータ２４及び２８の回転数を調整することによって、枠体１２と定盤１４の間に渡されている上部リリースシート１６に所望のテンションを与えることができる。

図１及び２に示されるように、定盤１４には、下面１４ｃと上面１４ａとを連絡する貫通孔１４ｂが形成されている。図１に示されるように、貫通孔１４ｂの下面１４ｃ側の開口には、真空ポンプ３４が接続されている。上部リリースシート１６が枠体１２と定盤１４との間に挟み込まれて第１の空間Ｓｐ（図２（ａ））が形成された状態で真空ポンプ３４を駆動させることによって、第１の空間Ｓｐを真空引きすることができる。なお、真空ポンプ３４は、コントローラ５２（図１）によって駆動される。

また、図１に示されるように、貫通孔１４ｂと真空ポンプ３４との間のエア用配管３１には分岐管３３が設けられており、分岐管３３には電磁弁３８が設けられている。電磁弁３８はコントローラ５２によって開閉制御される。第１の空間Ｓｐ（図２（ａ））を真空引きする際は、電磁弁３８は閉じるよう制御される。第１の空間Ｓｐの真空を解除するときは、コントローラ５２は電磁弁３８を開き、装置外部の空気を第１の空間Ｓｐ内に流入させる。

また、枠体１２には、上面１２ｃと下面１２ａとを連絡する貫通孔１２ｂが形成されている。図１に示されるように、貫通孔１２ｂの上面１２ｃ側の開口には、電空レギュレータ３２が接続されている。電空レギュレータ３２は、出口圧が略１気圧となるように、コントローラ５２によって制御されている。これによって、上部リリースシート１６が枠体１２と定盤１４との間に挟み込まれた状態では、第２の空間Ｓｐ’の気圧は略１気圧に保たれる。なお、電空レギュレータ３２の出口圧は入口圧よりも低くなるので、出口圧を略１気圧とするためには入口圧を１気圧以上に保つ必要がある。この目的のため、電空レギュレータ３２の入口にはアクチュエータ３６が設けられている。

本実施形態においては、被加工物Ｐを加熱プレスするため、枠体１２及び定盤１４は加熱されている。枠体１２及び定盤１４を加熱するための機構について以下説明する。図１に示されるように、枠体１２及び定盤１４の内部には、蒸気や熱媒油などの熱媒を通過させるための熱媒通路１２ｄ及び１４ｄが形成されている。熱媒通路１２ｄ及び１４ｄの出入り口には、配管６６が接続されている。配管６６の中途には、ヒータ６２及び熱媒循環ポンプ６４が設けられている。ヒータ６２は、配管６６内の熱媒を所望の温度に加熱可能である。また、熱媒循環ポンプ６４を駆動すると、配管６６及び熱媒通路１２ｄ、１４ｄ内の熱媒を循環させることができる。従って、ヒータ６２及び熱媒循環ポンプ６４を駆動することによって、所望の温度に制御された熱媒を、熱媒通路１２ｄ、１４ｄを含む熱媒循環経路内で循環させることができる。このように熱媒通路１ｄ、１４ｄを通過する熱媒によって、枠体１２及び定盤１４は所望の温度に加熱維持される。なお、熱媒通路１２ｄ及び１４ｄは、枠体１２及び定盤１４内で蛇行しており、熱媒を熱媒循環ポンプ６４にて循環させることによって、各定盤１２、１４は略一様の温度に加熱される。なお、ヒータ６２及び熱媒循環ポンプ６４は、コントローラ５２によって制御される。

また、プレス装置１は、プレス前の被加工物Ｐを装置外部から定盤１４と上部リリースシート１６の間に搬入し、且つ、プレス後の被加工物Ｐを定盤１４と上部リリースシート１６の間から装置外部に搬出するためのベルトコンベア等からなる被加工物搬送手段７２を有している。なお、被加工物搬送手段７２も又、コントローラ５２によって制御される。

以上説明した本発明の実施の形態の真空プレス装置１において、被加工物Ｐをプレス成形する手順について、以下説明する。図３は、本実施形態において被加工物Ｐをプレス成形する手順を示したフロー図であり、以下の説明はこのフロー図に基づいてなされる。

最初に、被加工物搬送手段７２を駆動することによって、下部リリースシート１８に載せられたプレス前の被加工物Ｐが定盤１４の上に配置される（ステップＳ１）。次いで、モータ２４及び２８を駆動して、上部リリースシート１６のテンションを調整し、さらにモータ２４及び２８を停止してこのテンションを維持する（ステップＳ２）。

次いで、定盤駆動機構４２を駆動して枠体１２を降下させ、枠体１２と定盤１４との間で上部リリースシート１６が挟まれるようにする（ステップＳ３）。これによって、図２（ａ）に示されるように、定盤１４の上面１４ａと上部リリースシート１６との間に第１の空間Ｓｐが形成され、第１の空間Ｓｐ内に下部リリースシート１８及び被加工物Ｐが配置された状態となる。

次いで、真空ポンプ３４を駆動して、第１の空間Ｓｐ内を真空引きする（ステップＳ４）。前述のように、上部リリースシート１６の上側の第２の空間Ｓｐ’（図２（ａ））の気圧は、電空レギュレータ３２によって略１気圧に保たれているため、上部リリースシート１６の上下で圧力差が発生し、この圧力差によって、図２（ｂ）に示されるように、上部リリースシート１６が被加工物Ｐに押しつけられる。

本実施形態においては、前述のように上部リリースシート１６にテンションが与えられた状態で枠体１２と定盤１４の間に挟み込まれるようになっている。そのため、枠体１２と定盤１４の間で上部リリースシート１６が弛むことはなく第１の空間Ｓｐが形成される。そして、この状態から第１の空間Ｓｐを真空引きしても、上部リリースシート１６にはシワが発生することなく、被加工物Ｐは均等に加圧される。また、コントローラ５２はリリースシート１６のテンションを略一定に保つようモータ２４及び２８を制御しているため、安定したプレス条件で被加工物Ｐのプレスを行うことができる。

次いで、ヒータ６２及び熱媒循環ポンプ６４を駆動して、枠体１２及び定盤１４を加熱する（ステップＳ５）。これによって、被加工物Ｐは加熱プレスされる。

被加工物Ｐが十分に加熱及び加圧された後、真空ポンプ３４、ヒータ６２及び熱媒循環ポンプ６４を停止し、さらに電磁弁３８を開けて第１の空間Ｓｐ内の圧力を大気圧に戻す（ステップＳ６）。そして、定盤駆動機構４２を駆動して枠体１２を上昇させ（ステップＳ７）、さらにモータ２４及び２８を駆動して上部リリースシート１６に加えるテンションを増加させる（ステップＳ８）。これによって、上部リリースシート１６が被加工物Ｐから離れる。

次いで、被加工物搬送手段７２によって、プレスの完了した被加工物Ｐ及び下部リリースシート１８を枠体１２と定盤１４との間から搬出する（ステップＳ９）。そして、モータ２４、２８を駆動し、アンリーリング２６からリーリング２２に向かって上部リリースシート１６を搬送する（ステップＳ１０）。以上、ステップＳ１〜Ｓ１０の処理を行うことによって、被加工物Ｐのプレスが行われる。

本実施形態の真空プレス装置１においては、上記のように、被加工物Ｐのプレスが完了した後に、上部リリースシート１６においてプレスに使用した部分をリーリング２２に巻き取り、未使用の部分をアンリーリング２６から引き出している。このため、常に未使用の（すなわち、劣化していない）上部リリースシート１６を用いて被加工物Ｐのプレスが行われることになり、安定したプレス条件で被加工物Ｐのプレスが行われる。

なお、本実施形態においては、外部で加熱した熱媒を枠体１２及び定盤１４内に送ることによって枠体１２及び定盤１４を加熱しているが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。例えば、枠体１２及び定盤１４内にカートリッジヒータを設けて定盤を加熱する構成としてもよい。また、本実施形態においては、枠体１２と定盤１４の双方を加熱しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、被加工物Ｐを十分に加熱できるのであれば、枠体１２と定盤１４のいずれか一方のみが加熱される構成としてもよい。

また、本実施形態においては、枠体１２を駆動して、枠体１２を定盤１４に対して接離させているが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、定盤１４、或いは枠体１２と定盤１４の双方を駆動する構成としてもよい。

さらに、本実施形態においては、第１の空間Ｓｐの真空引きを行った後に定盤１４及び枠体１２を加熱しているが、被加工物Ｐを定盤１４上に搬入するとき、或いは、第１の空間Ｓｐの真空引きを行っているときに、定盤１４や枠体１２の加熱を開始する構成としてもよい。

１ 真空プレス装置
１２ 枠体
１４ 定盤
１６ 上部リリースシート
１８ 下部リリースシート
２２ リーリング
２６ アンリーリング
３４ 真空ポンプ
５２ コントローラ
６２ ヒータ
６４ 熱媒循環ポンプ
Ｐ 被加工物
Ｓｐ 第１の空間
Ｓｐ’ 第２の空間

Claims (11)

1. 弾性を有するリリースシートと定盤との間に形成された第１の空間を真空引きすることによって該空間内の被加工物をプレス成形する真空プレス装置であって、
   前記定盤上に配置された前記被加工物が前記リリースシートに覆われるように該リリースシートを前記定盤に向けて押圧して該リリースシートを該定盤に密着させることによって、該定盤と該リリースシートの間に密閉された前記第１の空間を形成する枠体と、
   前記第１の空間を真空引きするための真空ポンプと、
   前記定盤に対して前記枠体を相対的に移動させる駆動手段と、
   前記定盤と前記枠体との間の領域に前記リリースシートを搬入すると共に、前記被加工物のプレス成形後に該領域から該リリースシートを搬出するリリースシート搬送手段と
   を有するもの。
2. 前記真空プレス装置が、前記枠体と前記定盤との間の領域の外側両端に夫々配置され、前記リリースシートの両端が夫々巻き取られているリーリング及びアンリーリングを有し、
   前記リリースシート搬送手段は、前記リーリングを駆動して、前記領域内のリリースシートを搬出して該リーリングに巻き取らせると共に前記アンリーリングからリリースシートを引き出して該領域内に搬入するモータを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の真空プレス装置。
3. 前記枠体と前記定盤との間の領域に配置されている前記リリースシートのテンションを調整するテンション調整手段をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の真空プレス装置。
4. 前記テンション調整手段は、前記リーリングが駆動されているときに前記アンリーリングの回転速度を調整することによって前記リリースシートのテンションを調整することを特徴とする請求項２に従属する請求項３に記載の真空プレス装置。
5. 前記枠体は、前記枠体が前記リリースシートを押圧しているときに前記第１の空間を収容するための凹部が形成されているプレート状の部材であり、
   前記凹部と前記リリースシートに覆われた第２の空間を略１気圧に維持する気圧維持手段をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の真空プレス装置。
6. 前記枠体及び前記定盤の少なくとも一方を加熱するためのヒータをさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の真空プレス装置。
7. 前記定盤と前記枠体との間の領域に成型前の被加工物を搬入すると共に、該領域からプレス成型後の被加工物を搬出する被加工物搬送手段をさらに有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の真空プレス装置。
8. 弾性を有するリリースシートと定盤との間に形成された第１の空間を真空引きすることによって該第１の空間内の被加工物をプレス成形する真空プレス方法であって、
   被加工物搬送手段によって、前記定盤上に被加工物を配置すると共に、リリースシート搬送手段によって、該定盤と該定盤と対峙する枠体との間の領域に新たなリリースシートを搬入する第１の工程と、
   前記枠体を前記定盤に向けて相対移動させ、該枠体と該定盤との間で前記リリースシートを押圧して、前記被加工物に該リリースシートを被覆させると共に前記第１の空間を形成する第２の工程と、
   前記第１の空間内を真空引きして前記被加工物をプレス成形する第３の工程と、
   前記被加工物がプレス成形された後、前記枠体を前記定盤から離す方向に相対駆動させて該被加工物に被覆されたリリースシートを該被加工物から離す第４の工程と、
   前記リリースシート搬送手段によって、枠体と定盤との間の領域からプレス成形に使用したリリースシートを搬出する第５の工程と
   を有するもの。
9. 前記第１の工程において、前記リリースシートを搬入するに際し、前記リリースシート搬送手段を調整することにより、該リリースシートに所望のテンションを与える工程を有することを特徴とする請求項８に記載の真空プレス方法。
10. 前記第３の工程において、真空引きするに当たり、前記リリースシートの上下で気圧差を発生させる為に、前記枠体と該リリースシートとの間に形成された第２の空間の気圧を所望の気圧に保持させる工程を有することを特徴とする請求項８または９に記載の真空プレス方法。
11. 前記第１から第３の工程において、前記枠体または前記定盤の少なくとも一方が加熱される工程を有することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の真空プレス方法。

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