JP2006168295A - プレス成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プレス成形装置に取り付けられる上下の型の位置合わせを行い、成型品の精度を向上させる。
【解決手段】
互いに接近及び離反運動をするベースプレート１１，３１と、ベースプレート１１，３１に着脱可能に取り付けられた型部材１９，３９とを備え、型部材１９，３９で加工対象物２をプレスするプレス成型装置１であって、ベースプレート３１に固定され、型部材３９と当接して型部材３９の位置決めをする位置決めピン５１，５２を備え、位置決めピン５１，５２は、ベースプレート１１，３１が接近したときにベースプレート１１の型部材１９にも当接し、それにより型部材１９をベースプレート３１に対して位置決めする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加工対象物をプレス成形するプレス成型装置に関し、特にプレスする型の位置あわせをして精度を向上させたプレス成形装置に関する。

熱転写プレス成形では、加熱冷却機能をもった温度調節プレート上に微細なパターンを転写するための板厚0.2〜0.5mmのスタンパを取り付け、温度調節プレートによってスタンパの温度を熱可塑性の加工対象物の熱軟化温度以上に加熱した後、スタンパを材料の表面に押付けて加工対象物の表面に微細パターンを転写成形する。

このような熱転写プレス成形において、加工対象物が上下のスタンパに対して同時に接するように加工対象物を保持する装置が知られている（例えば特許文献１）。
特開２００３−６２８４５号公報

アクリル板などの上下面に微細な光学パターンを転写成形する導光板の場合、上下面に転写成形される光学パターンの相対的な位置のズレは０．１ｍｍ程度以下でなければならない。従って、上下のスタンパがずれないように精度よく取り付けなければならないが、特許文献１には、スタンパ及び加工対象物の位置決めに関しては記載されていない。

また、導光板の場合、側面（入光面）は鏡面でなければならないので、プレス成形後に成形品の側面を機械加工で鏡面に仕上げる２次加工が行われるこの２次加工では、機械的な加工を行うための加工基準面が側面コーナー部に必要になる。

しかしながら、熱転写プレス成形では、所定の寸法に切断されたアクリル板の上下面に加熱されたスタンパをプレスで押付けて光学パターンを転写成形するので、アクリル板の側面は自由に変形し、図８のように成形品の側面の上下部分が張り出した形状となってしまう。基準加工面もこのよう変形した状態では、２次加工の際の精度を確保できない。

そこで、本発明の目的は、プレス成形装置に取り付けられる上下の型の位置合わせを行い、成型品の精度を向上させることである。

本発明の一実施態様に従うプレス成形装置は、互いに接近及び離反運動をする第１及び第２のベースプレートと、前記第１及び第２のベースプレートに着脱可能に取り付けられた第１及び第２の型部材とを備え、前記第１及び第２の型部材で加工対象物をプレスする。そして、前記第１のベースプレートに固定され、前記第１の型部材と当接して前記第１の型部材の位置決めをする位置決めガイド部材を備える。前記位置決めガイド部材は、前記第１及び第２のベースプレートが接近したときに第２のベースプレートの第２の型部材にも当接し、それにより第２の型部材を第１のベースプレートに対して位置決めする。

好適な実施形態では、前記位置決めガイド部材は、基準位置を定める第１の要素と、第２の要素とを備える。そして、前記第１の要素は、前記第１及び第２のベースプレートの接近・離反方向と直行する平面上の第１の位置に固定されていて、これにより前記第１の型部材の所定箇所を前記基準位置に位置決めし、前記第２の要素は、前記平面上の第２の位置に固定されていて、これにより前記第１の型部材の前記平面上での第１の方向に対する位置決めをし、かつ、第１の方向と直行する第２の方向への熱膨張を許容するようになっていてもよい。

好適な実施形態では、前記第１及び第２の型部材は長方形の板材である。そして、前記第１の要素は、前記第１の型部材の第１のコーナー近傍に当接し、前記第２の要素は、前記第１の型部材の第２のコーナー近傍に当接し、前記第２の方向は、前記第１の型部材の長辺または短辺方向であってもよい。

好適な実施形態では、前記位置決めガイド部材は位置決めピンである。そして、前記第１の型部材は、前記位置決めピンが貫通することで位置決めをするための貫通孔を有し、前記第２の型部材は、前記第１及び第２のベースプレートが接近したときに前記位置決めピンが貫通する貫通孔を有するようにしてもよい。

好適な実施形態では、前記加工対象物の位置決め装置をさらに備える。前記位置決め装置は、前記位置決めガイド部材近くの基準となる第１の位置決めユニットと、より遠くの第２の位置決めユニットとを備える。そして、前記第１の位置決めユニットは、前記加工対象物の第１の箇所に当接し、前記第１の箇所を第１のベースプレートの所定位置に位置決めし、前記第２の位置決めユニットは、前記加工対象物の第２の箇所に当接し、押圧により前記加工対象物を第１のユニットへ押しつけるようにしてもよい。

好適な実施形態では前記位置決め装置は、前記第１のベースプレートに取り付けられていてもよい。

好適な実施形態では、前記加工対象物は板材である。そして、前記第１及び第２の位置決めユニットは前記加工対象物の側面に当接し、前記加工対象物が前記第１及び第２の型部材に当接しないように支えるようにしてもよい。

好適な実施形態では、前記加工対象物は長方形の板材である。第１の位置決めユニットは第１のベースプレートに固定されていて、前記加工対象物の第１のコーナーの側面に当接し、第２の位置決めユニットは第１のコーナーと対角位置にある、前記加工対象物の第２のコーナーの側面に当接し、前記第１のコーナーの方向へ前進及び後退可能であってもよい。

好適な実施形態では、前記加工対象物の位置決め装置は、前記第１及び第２のベースプレートの接近・離反方向への可動機構を備えていて、前記第１及び第２のベースプレートが接近したときに、前記加工対象物が前記第１及び第２の型部材にほぼ同時に当接するようにしてもよい。

好適な実施形態では、前記加工対象物の位置決め装置は、プレス成形中も前記加工対象物の前記第１及び第２のコーナーの側面に当接し、この当接箇所に前記加工対象物の２次加工のための加工基準を形成するようにしてもよい。

以下、本発明の一実施形態に係る熱転写プレス成形装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る熱転写プレス成形装置１の側面図である。同図に示すように、熱転写プレス成形装置１は、それぞれ型部材１９、３９を備えた上盤２１と下盤２３とを備え、これらが互いに接近及び離反運動をし、板状の加工対象物２をプレス成形する。

上盤２１はベースプレート１１を備え、このベースプレート１１から下盤２３に向かってスペーサ１２と、断熱板１３と、板状の温度調節容器（以下、温度調節プレートという）１４と、所定の凹凸パターンを加工対象物に転写するためのスタンパ１５とがこの順序で積層されている。下盤２３も同様に、ベースプレート３１から上盤２１へ向かって、スペーサ３２と、断熱板３３と、温度調節プレート３４と、スタンパ１５と対になるスタンパ３５とがこの順序で積層されている。上盤２１と下盤２３の間でプレスされる加工対象物２は、位置決め装置４０、４１によって側面から保持されている。

加工対象物２は、熱可塑性樹脂製の板、例えば、アクリル製またはポリカーボネート製の導光板用の板である。スタンパ１５、３５は、それぞれ、例えば導光板の表面に形成されるべき凹凸形状を表面に有したニッケル製の、０．２〜０．５ｍｍ程度の厚さを有する薄板である。

次に、図２を用いて熱転写プレス成形装置１の詳細な構成を説明する。図２（ａ）は、上盤２１から下盤２３方向をみたときの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡＡ断面図であり、（ｃ）は（ａ）におけるＢＢ断面図である。

図２（ａ）を参照すると、ベースプレート３１の、上盤２１と対向する平面３１０上には、位置決めピン５１、５２が設けられている。断熱版３４及び温度調節プレート３４は、位置決めガイド部材である位置決めピン５１、５２と当接してベースプレート３１に対して位置決めされている。さらに、スタンパ３５は、温度調節プレート３４に対して位置決めされている。従って、スタンパ３５及び温度調節プレート３４からなる型部材３９が位置決めガイド部材と当接して位置決めされている。

ここで、位置決めピン５１、５２は、同図（ｂ）に示すように、スペーサ３２に固定されている。このスペーサ３２は、さらに、ノックピン３１１によりベースプレート３１に固定されているので、この結果、位置決めピン５１、５２がベースプレート３１に対して固定されている。同図（ａ）を参照すると、平面３１０上に設けられた位置決めピン５１は、位置決めの基準位置を定める。そして、位置決めピン５１から図中のＹ軸方向へ所定距離だけ離れた位置に位置決めピン５２が固定されている。

温度調節プレート３４には、貫通孔３４１、３４２が設けられている。そして、温度調節プレート３４は、この貫通孔３４１、３４２に位置決めピン５１、５２が貫通するように取り付けられ、これにより位置決めされている。なお、温度調節プレート３４の下層にあるスペーサ３２と断熱板３３にも、同様に貫通孔が設けられていて、位置決めピン５１、５２が貫通している。なお、温度調節プレート３４は、位置決めガイド部材に当接することで位置決めされていればよく、ここで示したように位置決めピンと貫通孔を用いる場合に限らない。

ここで、貫通孔３４１は、位置決めピン５１と同径で、位置決めピン５１がちょうど貫通するサイズである。これに対して貫通孔３４２は、図中のＹ軸方向に長い長孔になっている。これにより、図中Ｘ軸方向に対しては完全に位置決めがされる一方、Ｙ軸方向に対しては、温度調節プレート３４の熱膨張を許容するようになっている。

温度調節プレート３４の上には、スタンパ３５の位置を決めるための治具３６が取り付けられている。治具３６も位置決めピン５１と同径の貫通孔３６１を有する。そして、位置決めピン５１が、貫通孔３６１を貫通するように治具３６が取り付けられている。さらに治具３６は、別の図示しない位置決めピンによって、温度調節プレート３４に確実に位置決めされる。治具３６は、スタンパ３５のコーナーと合致する形状であり、スタンパ３５の一つのコーナーと当接している。これにより、治具３６はスタンパ３５の位置を固定する。ここで、コーナーの位置が決定することにより、スタンパ３５の２辺の位置が定まるので、スタンパ３５の向きも定まる。なお、上盤２１には治具３６と対称の形状をした治具１６（（ｂ）参照）が取り付けられている。

温度調節プレート３４は、ボルト３８、３８でスペーサ３２に固定されている。ここで、ボルト３８で固定している部分の断面図を図３に示す。ボルト３８は、頭部３８１と雌ねじ部３８３との間に胴部３８２が設けられている。胴部３８２の高さは断熱板３３と温度調節プレート３４の厚みの和よりもわずかに高い。さらに、温度調節プレート３４などのねじ孔３４３は胴部３８２よりも一回り太くなっており、温度調節プレート３４が熱膨張をしても歪みが出ないような遊びが設けられている。

次に、同図（ｂ）を参照すると、上盤２１は、位置決めピン５１、５２を備えていない点を除き、下盤２３と共通の構成となっている。すなわち、ベースプレート１１にはノックピン１１１によりスペーサ１２が固定され、スペーサ１２の上層には断熱板１３及び温度調節プレート１４が固定されている。そして、スペーサ１２、断熱板１３及び温度調節プレート１４にはそれぞれ貫通孔が設けられている。そして、温度調節プレート１４に取り付けられた治具１６によりスタンパ１５が位置決めされている。そして、上盤２１と下盤２３とが接近したときには、位置決めピン５１、５３が上盤２１の温度調節プレート１４等に設けられた貫通孔１４１、１４２を貫通する。これにより、温度調節プレート１４及びこれに取り付けられたスタンパ１５がベースプレート３１に対して位置決めされる。温度調節プレート１４は、ボルト３８と同様な構造のボルトでスペーサ１２に固定されている。

なお、温度調節プレート１４にスタンパ１５の位置決めをするための治具１６を取り付ける際は、位置決めピン５１、５２と同径のダミーピンを用いて取り付けを行う。

次に、同図（ａ）及び（ｃ）を参照すると、加工対象物２の位置決め装置４０、４１、４２がベースプレート３１に固定されている。位置決め装置４０、４１、４２は、それぞれ、ベースプレート３１に固定された取り付けブロック４０３、４１３と、取り付けブロック４０３、４１３に固定されたシリンダ４０１、４１１、４２１と、シリンダ４０１、４１１、４２１に取り付けられた位置決めプレート４０２、４１２、４２２とを備える。各位置決めプレート４０２、４１２、４２２が加工対象物２の側面に当接して加工対象物２を保持するとともに位置決めをする。

位置決め装置４０は、位置決めの基準となる位置決めピン５１の近傍に設けられている。位置決めプレート４０２の加工対象物２との接触面は、加工対象物２のコーナーに適合するように直角形状になっている。位置決めプレート４０２は、シリンダ４０１により加工対象物２の対角線の方向に対して前進及び後退可能となっている。位置決めをする際は、シリンダ４０１が位置決めプレート４０２を加工対象物２の対角線方向に当接する。

位置決め装置４２は、位置決め装置４０からＹ軸方向へ離れた位置、すなわち位置決めピン５２の近傍に設けられている。シリンダ４２１は、位置決めプレート４２２をＸ軸方向へ前進及び後退させ、加工対象物２に当接する。

位置決め装置４１は、位置決め装置４０の加工対象物２の対角位置に設けられている。そして、位置決め装置４１は、位置決め装置４０と同様の構成を備え、且つ位置決め装置４０と向かい合うように配置されている。つまり、位置決め装置４１は、加工対象物２を位置決め装置４０へ向けて押圧して位置決めを行う。

上記のような構成を備える位置決め装置４０、４１、４２が加工対象物２の位置決めをする際は、位置決めプレート４０２と位置決めプレート４２２をまず固定し、加工対象物２を搬入した後、シリンダ４１１が位置決めプレート４１２を前進させて、位置決めプレート４０２、４１２、４２２がそれぞれ加工対象物２を側面から押圧して支え、位置決めをする。これにより、加工対象物２の位置を自在に定めることができる。

ここで、プレス成形された加工対象物（成型品）の位置決めプレート４０２、４１２、４２２に当接している側面の断面形状は、図４に示すようになる。すなわち、位置決めプレート４０２、４１２、４２２が当接している部分２１０は、プレスによる変形の影響を受けず、位置決めプレート４０２、４１２、４２２の形状の当接面の形状（平面）が保たれている。従って、位置決めプレート４０２、４１２が接しているコーナーのいずれかを２次加工の際の加工基準面として用いることができる。特に、次に説明する位置決め装置４０が固定式の場合、位置決めプレート４０２と当接するコーナーを加工基準面とするよい。

これにより、例えば図７に示すように、加工基準面が成形されると同時に、転写されたパターンの加工対象物２に対する傾きも０．１度以内に押さえることができ、０．５〜１．０ｍｍ程度の加工代も確保できる。

位置決め装置４０及び４２については、図５（ａ）に示すようにシリンダを備えない構成でもよい。つまり、位置決めプレート４０４の位置はベースプレート３１に対して固定されていて、位置決めプレート４１２のみを可動式としてもよい。

さらに、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、位置決め装置４０、４１、４２が上下方向に移動する可動機構４０５、４１５を備える構成でもよい。これにより、位置決め装置４０、４１、４２が加工対象物２を保持した状態で上下に移動可能となる。この結果、加工対象物２をほぼ同時にスタンパ１５、３５に接触させることができる。ここで、さらに、図示するように上盤２１に押し下げロッド４０６、４１６をさらに備えてもよい。

なお、図５（ｃ）の態様のプレス成形装置において、上盤２１と下盤２３の間に加工対象物２が搬入され、プレス前の状態を示す図と、プレスしているときの状態を示す図とを図６に示す。

上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

例えば、加工対象物の位置決め装置は、必ずしもベースプレートに固定されていなくてもよい。例えば、プレス成形装置の図示しない構成に固定されていてもよいし、他の装置に固定されていてもよい。

本発明の一実施形態に係る熱転写プレス成形装置１の側面図である。 熱転写プレス成形装置１の詳細な構成を示す図である。 ボルト３８固定部の断面図である。 成型品の位置決めプレートと当接していた側面の断面形状を示す図である。 熱転写プレス成形装置の他の実施形態を示す図である。 熱転写プレス成形装置の他の実施形態を示す図である。 成型品の２次加工用の基準面を示す図である。 従来技術を示す図である。

符号の説明

１ 熱転写プレス成形装置
２ 加工対象物
１１、３１ ベースプレート
１２、３２ スペーサ
１３、３３ 断熱板
１４、３４ 温度調節プレート
１５、３５ スタンパ
１６、３６ 治具
１９、３９ 型部材
２１ 上盤
２３ 下盤
３８ ボルト
４０、４１ 位置決め装置
５１、５２ 位置決めピン

Claims (10)

1. 互いに接近及び離反運動をする第１及び第２のベースプレートと、前記第１及び第２のベースプレートに着脱可能に取り付けられた第１及び第２の型部材とを備え、前記第１及び第２の型部材で加工対象物をプレスするプレス成型装置であって、
   前記第１のベースプレートに固定され、前記第１の型部材と当接して前記第１の型部材の位置決めをする位置決めガイド部材を備え、
   前記位置決めガイド部材は、前記第１及び第２のベースプレートが接近したときに第２のベースプレートの第２の型部材にも当接し、それにより第２の型部材を第１のベースプレートに対して位置決めするプレス成形装置。
2. 前記位置決めガイド部材は、
   基準位置を定める第１の要素と、第２の要素とを備え、
   前記第１の要素は、前記第１及び第２のベースプレートの接近・離反方向と直行する平面上の第１の位置に固定されていて、これにより前記第１の型部材の所定箇所を前記基準位置に位置決めし、
   前記第２の要素は、前記平面上の第２の位置に固定されていて、これにより前記第１の型部材の前記平面上での第１の方向に対する位置決めをし、かつ、第１の方向と直行する第２の方向への熱膨張を許容するようになっている請求項１記載のプレス成形装置。
3. 前記第１及び第２の型部材は長方形の板材であり、
   前記第１の要素は、前記第１の型部材の第１のコーナー近傍に当接し、
   前記第２の要素は、前記第１の型部材の第２のコーナー近傍に当接し、
   前記第２の方向は、前記第１の型部材の長辺または短辺方向である請求項２記載のプレス成形装置。
4. 前記位置決めガイド部材は位置決めピンであり、
   前記第１の型部材は、前記位置決めピンが貫通することで位置決めをするための貫通孔を有し、
   前記第２の型部材は、前記第１及び第２のベースプレートが接近したときに前記位置決めピンが貫通する貫通孔を有する請求項１記載のプレス成形装置。
5. 前記加工対象物の位置決め装置をさらに備え、
   前記位置決め装置は、前記位置決めガイド部材近くの基準となる第１の位置決めユニットと、より遠くの第２の位置決めユニットとを備え、
   前記第１の位置決めユニットは、前記加工対象物の第１の箇所に当接し、前記第１の箇所を第１のベースプレートの所定位置に位置決めし、
   前記第２の位置決めユニットは、前記加工対象物の第２の箇所に当接し、押圧により前記加工対象物を第１のユニットへ押しつけるようにする請求項１記載のプレス成形装置。
6. 前記位置決め装置は、前記第１のベースプレートに取り付けられている請求項５記載のプレス成形装置。
7. 前記加工対象物は板材であり、
   前記第１及び第２の位置決めユニットは前記加工対象物の側面に当接し、前記加工対象物が前記第１及び第２の型部材に当接しないように支える請求項５記載のプレス成形装置。
8. 前記加工対象物は長方形の板材であり、
   第１の位置決めユニットは第１のベースプレートに固定されていて、前記加工対象物の第１のコーナーの側面に当接し、
   第２の位置決めユニットは第１のコーナーと対角位置にある、前記加工対象物の第２のコーナーの側面に当接し、前記第１のコーナーの方向へ前進及び後退可能である請求項５記載のプレス成形装置。
9. 前記加工対象物の位置決め装置は、前記第１及び第２のベースプレートの接近・離反方向への可動機構を備えていて、前記第１及び第２のベースプレートが接近したときに、前記加工対象物が前記第１及び第２の型部材にほぼ同時に当接する請求項５記載のプレス成形装置。
10. 前記加工対象物の位置決め装置は、プレス成形中も前記加工対象物の前記第１及び第２のコーナーの側面に当接し、この当接箇所に前記加工対象物の２次加工のための加工基準を形成する請求項８記載のプレス成形装置。

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