JP2005152902A - 熱プレス方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を大幅に削減できる熱プレス方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】相対する第１熱盤１１および第２熱盤１２と、第２熱盤１２を移動させる油圧シリンダ１と、油圧シリンダ１を駆動させる１個あるいは複数の油圧ポンプ４と、油吐出圧を検出する圧力センサ３と、油圧ポンプを回転駆動するモータ６の回転数あるいは複数の油圧ポンプ４の切替えを制御するコントローラ５とを具備し、圧力センサ３からの圧力信号７あるいはモータ６の回転信号８が入力されるコントローラ５で、モータ６の回転数と複数の油圧ポンプ４の切替えを制御する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種部材の加工や組立などに用いられる熱プレス方法およびその装置に関するものである。

従来、この種の加工や組立などにおける熱プレス方法（工程）は、油圧ポンプによる油圧シリンダの駆動で、プレス機すなわち熱盤の上昇〜加圧〜保圧そして下降までの一連の動作サイクルを繰り返し行うものであり、従来における熱プレス装置の要部構成の例を図３に示す。

すなわち、図３に示すように、まずモータ３３により回転駆動される油圧ポンプ３２によって、油１３をオイルタンク９より制御弁２を経由して油圧シリンダ１の駆動部に供給し、油圧シリンダ１を上昇させる。

続いて油圧ポンプ３２の駆動を継続し、油吐出圧がプレス加工の設定圧になるまで油１３を油圧シリンダ１に供給して加圧を続ける。なお、前記動作時の油圧ポンプ３２における油吐出圧は、圧力センサ３により検出している。

そして、安定化をはかるための一定時間の後、所定設定圧における保圧時間を維持することにより、固定熱盤２１と金属板１４および油圧シリンダ１により駆動（移動）される可動熱盤２２による、被プレス（加工）体のプリント配線板１０の熱プレス動作（加工）が完了した後、油１３の供給経路における制御弁２を切替えて油１３の供給路を変更し、油圧シリンダ１を下降させる。

以上、熱プレスの工程は前記一連の動作サイクルを繰り返すのであり、この１サイクル毎の保圧時間は、使用する部材や構成あるいは製品などにより異なるが、長いもので約３〜４時間である。

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平５−２６９７７７号公報

しかしながら、前記従来の熱プレス方法（工程）では、モータ３３により回転駆動される油圧ポンプ３２を用いて、油圧シリンダ１を上昇〜加圧〜保圧そして下降までの一連の動作サイクルを繰り返すのであり、所定設定圧における保圧時間帯においては、油１３を必要最小限の量（少量）を供給するだけで良いのであるが、前記保圧時間帯においても、モータ３３は一定の回転数で回転を継続しており、余剰の油１３は圧力センサ３により制御駆動される電磁比例リリーフ弁３１を経由してオイルタンク９に戻されているのである。

前記動作における消費電力は、図４に示す動作サイクルと消費電力の説明図のように、油圧シリンダ１が上昇から加圧の過程においては、モータ３３の駆動により消費電力が上昇することになる。

次に保圧時間帯に移行するが、モータ３３は一定回転を継続しているため、消費電力が変化無くほぼ一定のままである。そして、保圧時間が終了した後、油圧シリンダ１が下降して待機時間帯に移行しても、モータ３３は前記と同じく一定回転を継続し停止していないため、モータ３３の負荷は軽くなるもののある一定の電力を消費しており、省エネルギー性という点から非常に効率が悪いという課題を有していた。

本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、消費電力を大幅に削減した熱プレス方法およびその装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。

本発明の請求項１に記載の発明は、特に、相対する第１熱盤と第２熱盤を備え、少なくとも一方が移動することにより、被プレス体を加熱して加圧する熱プレス方法であって、前記第２熱盤は少なくとも１個の油圧ポンプにより油を供給される油圧シリンダにより移動せしめられ、油圧ポンプからの油吐出圧は圧力センサにより検出し、前記圧力センサにより検出した油吐出圧をモニタリングし、前記油吐出圧の負荷状態に応じて、油圧ポンプを回転駆動するモータの回転数を制御することを特徴とするという構成を有しており、これにより、負荷状態が軽い時にはモータの回転が低速となり、消費電力を大幅に削減できるという作用効果を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、油圧ポンプを回転駆動するモータは、前記モータを制御するコントローラの指令に０．１秒以内で追従するという構成を有しており、これにより、コントローラの指令に遅延することなく油圧ポンプの動作は追従することができ、プレス圧力の変動が少ない熱プレスができるという作用効果を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、被プレス体の加熱および加圧動作完了後の保圧時間帯に、油圧ポンプを回転駆動するモータの回転数を低速にするという構成を有しており、これにより、モータの回転数が低速となり、消費電力を大幅に削減できるという作用効果を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、特に、油吐出圧の負荷状態に応じて、複数の油圧ポンプの切替えを制御するという構成を有しており、これにより、負荷状態が軽い時には油圧ポンプを少数にすることができ、消費電力を大幅に削減できるという作用効果を有する。

本発明の請求項５に記載の発明は、特に、被プレス体の加熱および加圧動作完了後の保圧時間帯に、複数の油圧ポンプの切替えを行うという構成を有しており、これにより、油圧ポンプを必要最小限の数（少数）にすることができ、消費電力を大幅に削減できるという作用効果を有する。

本発明の請求項６に記載の発明は、特に、金属板を挟持した被プレス体を中に配置して相対する第１熱盤および第２可動熱盤と、第２熱盤を移動させる油圧シリンダと、前記油圧シリンダを駆動させる１個の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの油吐出圧を検出する圧力センサと、油圧ポンプを回転駆動するモータと、前記圧力センサの圧力信号を入力の１つとして前記モータの回転数を制御するコントローラとを備えてなるという構成を有しており、これにより、油圧ポンプを回転駆動するモータの回転数を制御することができ、消費電力を大幅に削減できるという作用効果を有する。

本発明の請求項７に記載の発明は、特に、複数の油圧ポンプの切替えを制御する機能をコントローラに付加してなるという構成を有しており、これにより、必要最小限となす油圧ポンプの切替えを最適に制御することができ、消費電力を大幅に削減できるという作用効果を有する。

本発明の熱プレス方法およびその装置は、油圧ポンプにおける油吐出圧を検出してモニタリングし、油吐出圧に応じて油圧ポンプを回転駆動するモータの回転数と複数の油圧ポンプの切替えを制御する構成であり、消費電力を大幅に削減できるという効果を有する。

以下、プリント配線板の加工を事例とする実施の形態を用いて、本発明の請求項１〜７に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施の形態におけるプリント配線板の熱プレス装置の要部構成図、図２は同装置における動作サイクルと消費電力の説明図である。

図１において、被プレス（加工）体であるプリント配線板１０は、油圧シリンダ１により駆動され移動自在な第２熱盤１２と、第２熱盤１２と相対して移動も可能な（移動機構は図示せず）第１熱盤１１との間に、金属板１４を挟持して配設され、油圧シリンダ１の駆動による第２熱盤１２の移動あるいは、第１熱盤１１および第２熱盤１２の移動により、プリント配線板１０の所定加工のための熱プレスがなされるのである。

油圧シリンダ１を駆動（移動）させるための加圧用の油圧ポンプ４と、油圧ポンプ４を回転駆動するモータ６を具備しており、コントローラ５は圧力センサ３により検出された供給される油１３の油吐出圧である圧力信号７と、モータ６の回転信号８が入力され、モータ６の回転数あるいは複数の油圧ポンプ４の切替えを制御している。

さて、油圧ポンプ４は、高圧小容量および低圧大容量のポンプを含む複数（図示せず）により構成されており、油圧ポンプ４の必要な油吐出圧の負荷状態に応じて、コントローラ５による制御駆動で油１３の合流と分流とに切替えられる。

すなわち、油圧シリンダ１における圧力と速度を必要とする上昇から加圧時の場合は、コントローラ５の制御駆動で、低圧大容量ポンプと必要に応じた他の複数のポンプを動作させ、モータ６を高速回転させることにより大流量の油１３を油圧シリンダ１に吐出（供給）させるのである。

次に、所定加圧が終了し所定加圧を維持するための油圧シリンダ１が保圧状態の場合には、必要最小限の量（少量）の油１３のみでよくなるため、コントローラ５の制御駆動で、複数のポンプにおける高圧小容量ポンプを動作させ、モータ６を低速運転に切替えて、必要最小限の油１３を油圧シリンダ１に吐出（供給）させるのである。

また、より緻密なプレス圧力のコントロールを必要とするプリント配線板１０の熱プレス工程においては、誘導型モータに汎用インバータを用いた制御駆動方式では、必要な圧力精度を維持することが困難であり、本発明の実施の形態においては、応答速度が高速の、望ましくは０．１秒以下の高応答性を有するモータを、油圧ポンプ４を回転駆動するモータ６に使用しているのである。

すなわち、本発明の実施の形態におけるモータ６は高効率モータ（例えば埋込み磁石形同期モータ）であり、高応答性でかつ誘導型モータに比べてモータ損失も少なく、保圧時のみでなく油圧シリンダ１の上昇や下降動作など全領域で高効率であり、大幅な消費電力の削減を実現している。

前記で説明した複数の油圧ポンプ４の組み合せ（切替え）と前記モータ６をコントローラ５で制御駆動するプリント配線板の熱プレス装置とすることにより、消費電力の大幅削減が図れるのである。

次に一連の動作について説明する。前記で説明したように、油圧シリンダ１の駆動動作により上昇〜加圧〜保圧そして下降の一連の動作サイクルを繰り返すのであり、まず、最初に動作指令である指令圧力信号（図示せず）がコントローラ５に送られ入力されて、熱プレス動作が開始する。

そして、上昇から加圧時までは、コントローラ５の制御駆動により低圧大容量ポンプと他の複数のポンプを動作させ、かつモータ６を高速回転させることにより、大流量の油１３を油圧シリンダ１に吐出（供給）し、コントローラ５の動作指令に対して遅延することなく追従して、プレス加工に必要な設定圧まで到達させる。

その後加圧動作に移行し、安定のための一定時間後に保圧状態に移行する。この時、前記で説明したようにコントローラ５の制御駆動で高圧小容量ポンプを動作させ、かつモータ６を低速運転に切替える。

その後、コントローラ５の制御駆動によるモータ６そして油圧ポンプ４の駆動で、油圧シリンダ１は下降して待機時間に移行するのであり、この一連の動作サイクルを繰り返すことにより、所定のプリント配線板１０に対する熱プレスを行うのである。

前記動作における消費電力について図２を用いて説明する。図２に示すごとく、油圧シリンダ１が上昇から加圧の過程においては、低圧大容量ポンプと複数のポンプを使用し、モータ６を高速回転させることにより大流量の油１３を油圧シリンダ１に吐出（供給）しているので、消費電力Ｐは上昇する。

次に加圧動作に移行し、そして安定のための一定時間後に保圧時間帯に移行するのであり、この状態の時は、油圧シリンダ１の駆動（移動）のために必要な大量の油１３は必要なく、設定圧を保持し維持できる必要最小限の量（少量）の油１３を供給すれば良いのであり、高圧小容量ポンプのみで良く、かつモータ６の回転数を低速にでき、消費電力Ｐを少なく（削減）することができる。

また、その後の待機時間帯においては、コントローラ５の制御駆動によりモータ６を停止させて、消費電力Ｐを零とすることができる。

なお、油圧ポンプ４を複数でなく１個とした場合でも、モータ６の設定を含む構成および制御設定により、ほぼ前記と同じ動作を行うことも可能である。

本実施の形態において、例えば保圧時間が３〜４時間の場合、従来方式より７０％以上の電力削減が、また、上昇〜加圧〜保圧そして下降の一連の動作サイクルにおいても従来方式より６５％以上の電力を削減することができる。

さらに、保圧時間帯や待機時間帯における油１３の供給量および移動が少なく、かつ全体の油１３の使用量が少なくてすみ、油１３の劣化が遅くなり、結果として油１３の交換回数を削減できる。

なおまた、本発明は被プレス（加工）体としてプリント配線板のみでなく、印刷物の転写プレスなど、各種部材のプレス工程で保圧状態を必要とするものであれば、本発明の熱プレス方法およびその装置を使用することが可能である。

本発明にかかる熱プレス方法およびその装置は、油圧ポンプにおける油吐出圧を検出してモニタリングし、油吐出圧に応じて油圧ポンプを回転駆動するモータの回転数と複数の油圧ポンプの切替えを制御する構成であり、消費電力を大幅に削減できるという効果を有し、各種部材の加工や組立などに用いる熱プレス方法およびその装置などとして有用である。

本発明の実施の形態における熱プレス装置の要部構成図 同装置における動作サイクルと消費電力の説明図 従来の熱プレス装置の要部構成図 同装置における動作サイクルと消費電力の説明図

符号の説明

１ 油圧シリンダ
２ 制御弁
３ 圧力センサ
４ 油圧ポンプ
５ コントローラ
６ モータ
７ 圧力信号
８ 回転信号
９ オイルタンク
１０ プリント配線板
１１ 第１熱盤
１２ 第２熱盤
１３ 油
１４ 金属板
２１ 固定熱盤
２２ 可動熱盤
３１ 電磁比例リリーフ弁
３２ 油圧ポンプ
３３ モータ

Claims (7)

1. 相対する第１熱盤と第２熱盤を備え、少なくとも一方が移動することにより、被プレス体を加熱して加圧する熱プレス方法であって、前記第２熱盤は少なくとも１個の油圧ポンプにより油を供給する油圧シリンダにより移動し、油圧ポンプの油吐出圧は圧力センサにより検出し、前記圧力センサにより検出した油吐出圧をモニタリングし、前記油吐出圧の負荷状態に応じて、油圧ポンプを回転駆動するモータの回転数を制御することを特徴とする熱プレス方法。
2. 油圧ポンプを回転駆動するモータは、前記モータを制御するコントローラの指令に０．１秒以内で追従することを特徴とする請求項１に記載の熱プレス方法。
3. 被プレス体の加熱および加圧動作完了後の保圧時間帯に、油圧ポンプを回転駆動するモータの回転数を低速にすることを特徴とする請求項１に記載の熱プレス方法。
4. 油吐出圧の負荷状態に応じて、複数の油圧ポンプの切替えを制御することを特徴とする請求項１に記載の熱プレス方法。
5. 被プレス体の加熱および加圧動作完了後の保圧時間帯に、複数の油圧ポンプの切替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の熱プレス方法。
6. 金属板を挟持した被プレス体を中に配置して相対する第１熱盤および第２可動熱盤と、第２熱盤を移動させる油圧シリンダと、前記油圧シリンダを駆動させる少なくとも１個の油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの油吐出圧を検出する圧力センサと、油圧ポンプを回転駆動するモータと、前記圧力センサの圧力信号を入力の１つとして前記モータの回転数を制御するコントローラとを備えてなる熱プレス装置。
7. 複数の油圧ポンプの切替えを制御する機能をコントローラに付加してなる請求項６に記載の熱プレス装置。

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