JP7245768B2 - LAMINATE SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING THE LAMINATE SYSTEM - Google Patents
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Description
本発明は、減圧されたチャンバ内で加圧体により積層成形材を加圧し中間積層材を成形する真空積層装置と、前記真空積層装置の後工程に配設され前記中間積層材を加圧する平坦化プレス装置を備えた積層システムおよび積層システムの制御方法に関するものである。 The present invention provides a vacuum lamination apparatus for forming an intermediate laminated material by pressurizing a laminated material with a pressurizing body in a decompressed chamber, and a flat plate disposed in a post-process of the vacuum laminating apparatus for pressurizing the intermediate laminated material. The present invention relates to a lamination system provided with a curing press device and a control method for the lamination system.
減圧されたチャンバ内で加圧体により積層成形材を加圧し中間積層材を成形する真空積層装置と、前記真空積層装置の後工程に配設され前記中間積層材を加圧する平坦化プレス装置を備えた積層システムおよび積層システムの制御方法は、ビルドアップ基板等の積層成形に使用されるものであり、近年では積層成形品の各部分の板厚誤差を含め更に高い板厚精度が求められている。当該技術の従来技術としては、特許文献1ないし特許文献3に記載されたものが知られている。 A vacuum lamination device for forming an intermediate laminated material by pressurizing a laminated molding material with a pressurizing body in a decompressed chamber, and a flattening press device disposed in a post-process of the vacuum lamination device for pressurizing the intermediate laminated material. The lamination system and control method of the lamination system provided are used for lamination molding such as build-up boards, and in recent years there is a demand for even higher thickness accuracy, including the thickness error of each part of laminated molded products. there is As prior arts of this technology, those described in Patent Documents 1 to 3 are known.
そのうち特許文献1と特許文献2に記載された積層システムの平坦化プレスは単独の加圧機構により加圧を行うものである。特許文献1は平坦化プレスに単独の油圧シリンダを用いたものであるが電動式型締装置を用いてもよいことが記載されている。そして特許文献1の平坦化プレスの圧締手段の制御は、当初の加圧する位置に到達するまでの間は速度制御を行い、加圧が開始される位置からは圧力制御に切換えることが記載されている。 Among them, the flattening press of the lamination system described in Patent Document 1 and Patent Document 2 performs pressurization by a single pressurizing mechanism. Although Patent Document 1 uses a single hydraulic cylinder for the flattening press, it describes that an electric mold clamping device may be used. Patent document 1 describes that the control of the clamping means of the flattening press is such that speed control is performed until the initial pressurizing position is reached, and that pressure control is switched to from the position where pressurization is started. ing.
また特許文献2は、平坦化プレスに単独のサーボモータとボールねじを用いた昇降機構を備えているが、油圧シリンダやエアーシリンダ等を用いた昇降機構であってもよいことが記載されている。そして特許文献2の平坦化プレスの昇降機構の制御は、接近速度制御手段により所定の間隔になる位置まで下側のプレートを移動させることにより行うことが記載されている。 Further, in Patent Document 2, the flattening press is equipped with a lifting mechanism using a single servomotor and a ball screw, but it is described that the lifting mechanism using a hydraulic cylinder, an air cylinder, or the like may be used. . Patent Document 2 describes that the control of the lifting mechanism of the flattening press is performed by moving the lower plate to a position with a predetermined distance by the approach speed control means.
更に特許文献3は、平坦化プレスに第一の加圧機構として単独のブースタシリンダが設けられるとともに第二の加圧機構として4本のサブシリンダが設けられることが記載されている。また特許文献3も特許文献1と同様に加圧機構は電動機構を用いてもよいことも記載されている。そして特許文献3の平坦化プレスの制御は、4本のサブシリンダにサーボバルブを配設して、可動盤の四隅の位置または4本のサブシリンダの圧力を検出してサーボバルブを別個に制御することが記載されている。
Furthermore,
更に特許文献3は、平坦化プレスに第一の加圧機構として中央部に油圧シリンダー等が設けられるとともに中央部のシリンダーの周囲に頂部が接続固定されていない油圧シリンダー等を設けることが記載されている。
Furthermore,
しかしながら特許文献1および特許文献2の平坦化プレスは単独の加圧機構を用いるものであるため、固定盤に対する可動盤の平行度が保ちにくく、その結果、積層成形品の各部分の板厚誤差が抑えられない場合があるという問題があった。一方特許文献3は可動盤の下方に5本のシリンダを使用して平行制御を行うものであるが、図2に示されるようにタイバーの内側であって積層成形品の投影部分である可動盤の中心と中心近傍付近の合計5点を加圧するものであるので、積層成形品に板厚誤差があるときの補正力が弱いものであった。更に特許文献4も特許文献3と同様にタイバーの内側部分に油圧シリンダー等が設けられており、可動盤の中心側を押圧するものであるので、積層成形品に板厚誤差があるときの補正力が弱いものであった。
However, since the flattening presses of Patent Documents 1 and 2 use a single pressurizing mechanism, it is difficult to maintain the parallelism of the movable platen with respect to the fixed platen. However, there is a problem that it is not possible to suppress On the other hand,
また特許文献1ないし特許文献3の積層システムに用いられる平坦化プレスは、いずれも上側の固定盤に対して昇降する可動盤の他にタイバに接続され圧力を受ける受圧盤が必要なものであった。そのため平坦化プレスの構造が大がかりになるという問題があった。また特許文献4では、上側の固定盤に対して昇降する可動盤の他に床面側のベースの上に油圧シリンダーを取付ける必要があり、床面側の部材が受圧盤と同様の強度を必要とするものであった。 Further, the flattening presses used in the lamination systems of Patent Documents 1 to 3 all require a movable platen that moves up and down with respect to the upper fixed platen and a pressure receiving plate that is connected to a tie bar and receives pressure. rice field. Therefore, there is a problem that the structure of the flattening press becomes large-scale. In Patent Document 4, in addition to the movable platen that moves up and down with respect to the upper fixed platen, it is necessary to install a hydraulic cylinder on the base on the floor side, and the member on the floor side needs to have the same strength as the pressure plate. It was intended to be.
更に特許文献2では固定盤に対する可動盤の位置が所定の間隙になる位置まで可動盤を接近速度制御手段により移動させて停止させることが記載されているが、どのような詳細な制御方法については記載がされておらず、種々の積層成形品の成形に対応できるものではなかった。 Furthermore, Patent Document 2 describes that the movable platen is moved to a position where the position of the movable platen with respect to the stationary platen is at a predetermined gap by means of an approach speed control means, and is then stopped. No description was given, and it was not applicable to the molding of various laminate molded products.
そこで本発明では、比較的簡単な構造の平坦化プレス装置を用い、積層成形品の各部分の板厚誤差を抑え高精度な板厚精度の積層成形品を成形できる積層成形システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a laminate molding system capable of suppressing plate thickness errors in each part of a laminate molded product and forming a laminate molded product with high accuracy in plate thickness accuracy using a flattening press device having a relatively simple structure. With the goal.
本発明の請求項1に記載の積層システムは、減圧されたチャンバ内で加圧体により積層成形材を加圧し中間積層材を成形する真空積層装置と、前記真空積層装置の後工程に配設され前記中間積層材を加圧する平坦化プレス装置を備えた積層システムにおいて、前記平坦化プレス装置は、タイバの部分にそれぞれ加圧機構を備え、前記加圧機構を個別に位置制御可能であることを特徴とする。 A lamination system according to claim 1 of the present invention comprises a vacuum lamination device for pressurizing a lamination molding material with a pressurizing body in a decompressed chamber to form an intermediate lamination material, and a post-process of the vacuum lamination device. In a laminating system comprising a flattening press device that presses the intermediate laminated material, the flattening press device is provided with a pressurizing mechanism in each tie bar portion, and the position of the pressurizing mechanism can be individually controlled. characterized by
本発明の請求項2に記載の積層システムは、請求項1において、平坦化プレスは、上盤と下盤の2枚の盤からなり、上盤または下盤のタイバの部分にサーボバルブにより制御される油圧シリンダを用いた加圧機構が備えられることを特徴とする。 According to claim 2 of the present invention, there is provided a lamination system according to claim 1, wherein the flattening press consists of two plates, an upper plate and a lower plate, and is controlled by a servo valve at the tie bars of the upper plate or the lower plate. A pressurizing mechanism using a hydraulic cylinder is provided.
本発明の請求項3に記載の積層システムは、請求項1において、平坦化プレスは、上盤と下盤の2枚の盤からなり、上盤または下盤のタイバの部分にサーボモータを使用した加圧機構が備えられることを特徴とする。
A laminating system according to
本発明の請求項4に記載の積層システムの制御方法は、減圧されたチャンバ内で加圧体により積層成形材を加圧し中間積層材を成形する真空積層装置と、前記真空積層装置の後工程に配設され前記中間積層材を加圧する平坦化プレス装置を備えた積層システムにおいて、前記平坦化プレス装置は、タイバの部分にそれぞれ加圧機構を備え、前記加圧機構が個別に位置制御されることを特徴とする。 A control method for a lamination system according to claim 4 of the present invention comprises a vacuum lamination apparatus for forming an intermediate lamination material by pressurizing a lamination molding material with a pressurizing body in a decompressed chamber, and a post-process of the vacuum lamination apparatus. In the lamination system provided with a flattening press device that presses the intermediate laminated material, the flattening press device is provided with a pressurizing mechanism in each tie bar portion, and the pressurizing mechanism is individually position-controlled characterized by
本発明の請求項5に記載の積層システムの制御方法は、請求項4において、平坦化すレス装置は、目標位置に到達するまで複数ステップにより位置制御される機能を備えていることを特徴とする。
According to
本発明の請求項6に記載の積層システムの制御方法は、請求項4または請求項5において、平坦化プレス装置は、熱膨張に対応した補正制御機能を備えていることを特徴とする。
According to claim 6 of the present invention, there is provided a control method for a lamination system according to
本発明の積層システムは、減圧されたチャンバ内で加圧体により積層成形材を加圧し中間積層材を成形する真空積層装置と、前記真空積層装置の後工程に配設され前記中間積層材を加圧する平坦化プレス装置を備えた積層システムにおいて、前記平坦化プレス装置は、タイバの部分にそれぞれ加圧機構を備え、前記加圧機構を個別に位置制御可能であるので、比較的簡単な構造の平坦化プレス装置を用い、積層成形品の各部分の板厚誤差を抑え高精度な板厚精度の積層成形品を成形できる。 The lamination system of the present invention includes a vacuum lamination apparatus for forming an intermediate laminate material by pressurizing a laminate molding material with a pressurizing body in a decompressed chamber, and a post-process of the vacuum lamination apparatus for forming the intermediate laminate material. In a lamination system provided with a flattening press device for applying pressure, the flattening press device has a pressurizing mechanism in each of the tie bar portions, and the pressurizing mechanism can be individually position-controlled, so that the structure is relatively simple. By using the flattening press device, it is possible to suppress the plate thickness error of each part of the laminated molded product and mold the laminated molded product with high accuracy of plate thickness accuracy.
本発明の実施形態の積層システム11について図1を参照して説明する。積層システム11は、キャリアフィルムF1,F2を用いて積層成形材A1,中間積層材A2、積層成形品A3を搬送するものである。積層システム11は、図1において右側の前工程から図1において左側の後工程に向けて順に、積層成形品載置部12、ダイアフラム加圧式の真空積層装置13(以下は単に真空積層装置13と略す)、平坦化プレス装置14、積層成形品搬出部15が設けられている。また積層システム11には表示機能を兼ねたタッチパネル式の設定装置16や、真空積層装置13および平坦化プレス装置14等の積層システム11の制御を行う制御装置17が配置されている。
A
積層成形品載置部12はフィルム搬送装置18のフィルム送り部を含んでおり、下キャリアフィルムF1は巻出ロール18aから従動ロールを介して水平状態に巻き出される。水平状態となった下キャリアフィルムF1の部分に図示しない前工程から搬入装置により送られてくる積層成形材A1を載置する載置ステージとなっている。また上キャリアフィルムF2も巻出ロール18bから巻き出されて従動ロールを介して積層成形材A1の上に重ねられる。
The laminated
積層成形品載置部12の後工程に配置される真空積層装置13は、減圧チャンバ内においてダイアフラム19等の加圧体により積層成形材A1を加圧し中間積層材A2を成形するものである。真空積層装置13は、固定的に設けられた上盤20に対して下盤21が昇降可能に設けられ、下盤21が上昇した際に内部にチャンバC(図1では開放)が形成可能となっている。チャンバCは図示しない真空ポンプに接続されている。また上盤20の下面には熱板22が取付けられ、熱板22の表面には図示しない耐熱性のゴム膜等の弾性体が取付けられている。一方下盤21の上面にも熱板23が取付けられている。また下盤21には前記熱板23の周囲の部分には加圧体である耐熱性のゴム膜のダイアフラム19が熱板23の上面を覆うように取付けられている。そして図示しないコンプレッサにより加圧空気がダイアフラム19の裏面側に送られることによりダイアフラム19は膨出して積層成形材A1を熱板22との間で加圧する。なお真空積層装置のダイアフラムは上盤に取付けられたものでもよい。また真空積層装置の加圧体は、上記のダイアフラムではなく、プレス装置の減圧可能なチャンバ内でゴム膜等の弾性体を取付けた加圧板により積層成形材A1を加圧するものや、弾性体が取付けられたロール体の間や前記ロール体と加圧板の間で積層成形材A1を加圧するものでもよい。
The
図1ないし図3に示されるように、前記真空積層装置13の後工程に配設される平坦化プレス装置14は、中間積層材A2を加圧してより平坦な積層成形品A3を加圧成形するものである。図1における平坦化プレス14の断面は、図2のB-B線に沿った断面である。平坦化プレス装置14は、受圧盤がなく上盤24と下盤25の2枚の盤からなっている。固定盤である上盤24の四隅には脚部26が設けられ、脚部26は床面に載置されている。また上盤24の4隅近傍にはタイバ27が挿通され、タイバ27の上部の部分には加圧機構である油圧シリンダ28がそれぞれ取付けられている。本実施形態においてタイバの部分とは、タイバ27の軸芯と油圧シリンダ28の中心軸が一致している状態を指す。油圧シリンダ28は、ピストン28aを挟んで加圧側油室28bと開き側油室28cを備えた復動タイプのものである。油圧シリンダ28のピストン28aにはタイバ27が固着されている。油圧シリンダ28はサーボバルブ29により制御されるものであり、加圧側油室28bに接続される管路には加圧制御に用いられる圧力センサ30が取付けられている。また油圧シリンダ28の開き側油室28cに接続される管路にも加圧制御に用いられる圧力センサ31が取付けられている。またサーボバルブ29には、サーボモータ32等の回転数制御可能なモータにより回転されるポンプ33が設けられ、ポンプ33はタンク34に接続されている。サーボモータ32にはサーボアンプ35が接続されている。なおこれら油圧回路50は、本発明の説明に必要な部分のみを記載しており実際は他のバルブ等も含めて構成される。
As shown in FIGS. 1 to 3, a flattening
また油圧シリンダ28のピストン28aの上面側に固着されるロッド36には磁歪式リニアセンサ等の位置センサ37の検出部37aが接続杆38により接続されている。また上盤24の上面には前記位置センサ37のスケール37bが取付けられている。前記位置センサ37は断熱材を介して昇温に配慮して取付けられることが望ましい。前記位置センサ37により油圧シリンダ28のピストン28aの位置(後述する可動盤である下盤25や下加圧板40の位置を含む)が検出可能となっている。図2の平面図に示されるように油圧シリンダ28は平坦化プレス装置14にタイバ27の位置に対応して4個が設けられている。なお油圧シリンダ28は盤内に組み込まれたものでもよく、下盤のタイバの部分に設けられたものでもよい。更に可動盤である下盤25の昇降は別の型開閉機構により行い、加圧機能のみを単動シリンダを含む油圧シリンダで行うものでもよい。更にまた位置センサについては、上盤24と下盤25の距離を直接測定するために上盤24と下盤25の側面の4箇所にそれぞれ設けられたものでもよく、上加圧板39と下加圧板40の距離を直接測定するために上加圧板39と下加圧板40の側面の4箇所にそれぞれ設けられたものでもよい。また位置センサの種類は前記のようなスケールタイプに限定されず上盤24と下盤25、または上加圧板39と下加圧板40の各箇所間の位置(距離)を正確に測定できるものであれば、例えば超音波センサやレーザー距離センサ等でもよい。
A detecting
上盤24の下面には加圧面39aが平面からなる上加圧板39が取付けられている。上加圧板39等の加圧面39aについては特許文献1の図2に開示されているので改めて図示して説明はしないが、上加圧板39の下面側の表面にはゴム、布等の金属と比較して弾性力の高い緩衝材が一面に配置され、緩衝材の表面にはステンレス等の表面が平滑な金属薄板(鏡面板)が一面に配置されている。従って中間積層材A2に接触する上加圧板39の加圧面39aは金属薄板の平面(鏡面)となっている。そして上加圧板39には図示しないヒータまたは熱媒体流路が設けられ、ヒータに通電するか媒体流路に媒体を流通させることにより温度制御可能となっている。また上加圧板39には図示しない温度センサも取付けられている。上盤24と上加圧板39の間、または上盤24または上加圧板39の内部には断熱板が配設され、上加圧板39の熱による上盤24の熱膨張を抑制するとともに、油圧シリンダ28や位置センサ37への熱の影響を抑制可能となっている。なお上盤24にも冷却水等を流通させる媒体流路を設け盤の温度制御をするようにしてもよい。また上盤24は加圧時の盤の撓みを抑制するために板厚が厚いものが望ましく、一例として図2に示される四角形の1辺の長さLに対して、図1に示される板厚Tの割合は10%以上、更に望ましくは20%以上40%以下とすることが好ましい。
An
また上盤24に挿通されるタイバ27の下側部分は可動盤である下盤25の四隅近傍に挿通されておりネジが形成されている。そして下盤25の上面側と下面側からそれぞれボルト41a,41bにより固定されている。下盤25の厚みも加圧時の撓みを防止するため上盤24と同様に板厚が厚いことが望ましい。また上盤24と同様に下盤25の上面には下加圧板40が取付けられている。下加圧板40の構造は上加圧板39と基本的に同じであり、中間積層材A2を加圧する加圧面40aは緩衝材を介した平面状の金属薄板(鏡面板)であり、下加圧板40の温度制御も可能となっている。なお上下の加圧板39,40の加圧面の形態は限定されるものではなく、緩衝材や金属薄板を備えないものでもよい。
The lower part of the
上記構造により平坦化プレス装置14は、固定的に設けられた上盤24に取付けられた上加圧板39に対して下盤25に取付けられた下加圧板40が昇降可能に設けられ、上加圧板39と下加圧板40の間で中間積層材A2が加圧可能となっている。なお固定盤である下盤に脚部を設け、下盤に対して上盤を昇降可能としてもよい。また本実施形態における平坦化プレス装置14は成形エリアがチャンバに覆われておらず減圧されないが、成形エリアを減圧状態にしてプレス成形を行うものでもよい。そして更に積層システム11における平坦化プレス装置14は1台に限定されず、複数台の平坦化プレス装置14を備えるものでもよい。そして複数の平坦化プレス装置14を備える場合は少なくとも1台の平坦化プレス装置14が後述する本発明の制御機能を備えていればよい。
With the above structure, the flattening
平坦化プレス装置14の後工程に設けられる積層成形品搬出部15は、フィルム搬送装置18のフィルム巻き取り部を含んでおり、下キャリアフィルムF1は従動ロールを介して、巻取ロール18cに巻き取られる。下キャリアフィルムF1が折り返される従動ロールの手前(前工程側)の下キャリアフィルムF1が水平状態の部分が積層成形品A3を図示しない搬出装置により取り出す取出ステージとなっている。また上キャリアフィルムF2は取出ステージの手前(前工程側)で従動ロールを介して巻取ロール18dに巻き取られる。
A laminated molded
次に本実施形態の積層システム11の平坦化プレス装置14のハード構成を示す制御ブロック図について図3を参照して説明する。設定装置16に接続される制御装置17は、平坦化プレス装置14の制御装置43、真空積層装置13の制御装置44、フィルム搬送装置18の制御装置45、積層システム11の搬入装置や搬出装置の制御装置46と、それらを統括してコントロールするPLC47を含んでおり、PLC47が積層システム11全体の制御装置の位置付けとなっている。また制御装置17は、外部記憶装置48にも接続可能となっている。
Next, a control block diagram showing the hardware configuration of the flattening
平坦化プレス装置14の制御装置43のみについて更に詳しく説明すると、前記制御装置44は、入力力I/F49が設けられており、入出力I/F49を介して前記PLC47と接続されている。また前記制御装置43は、入出力I/F49を介して平坦化プレス装置14の油圧回路50のポンプ33回転用のサーボモータ32を制御するサーボアンプ35やサーボバルブ29、油圧シリンダ28の油圧を検出する圧力センサ30,31等とも接続されている。また入力力I/F49は、平坦化プレス装置14の位置センサ37や平坦化プレス装置14の図示しない温調装置等の外部機器とも接続されている。
The
また平坦化プレス装置14の入出力I/F49は、バスライン51を通じてCPU等の演算部52や、ROM53やRAM54等の記憶部55とも接続されている。演算部52には、図4に示される平坦化プレス装置14による加圧成形時に下盤25の位置制御を行う位置制御部56と、位置制御に補正を行う際などに圧力制御を行う圧力制御部57も含まれる。なお図3のハード構成を示す制御ブロック図は一例でありこれに限定されるものではない。
The input/output I/
次に本発明の積層システム11の制御方法、とりわけ平坦化プレス装置14の制御方法について説明する。連続成形時の積層システム11における順次して送られる積層成形材A1,A2の成形処理は、真空積層装置13と平坦化プレス装置14の成形処理が同時にバッチ式処理により行われるが、ここでは1つの積層成形品A3の成形順序に沿って説明する。本実施形態において積層成形品載置部12に載置される積層成形材A1は、微細な凹凸を有する回路基板に熱硬化性樹脂を含む樹脂フィルムが重ねられたビルドアップ基板用のものである。図1では積層成形材A1は1個が記載されているが同時に複数個数の積層成形材A1を積層成形するものでもよい。
Next, a method of controlling the
積層成形材A1は上下のキャリアフィルムF1,F2の送りにより真空積層装置13に送られると、下降していた下盤21が上昇されて外界に対して密閉されたチャンバCが形成される。次に図示しない真空ポンプとチャンバCの間の管路が開放されチャンバC内が減圧(絶対真空ではないが真空化)される。次に減圧され加熱されたチャンバC内で加圧体であるダイアフラム19がコンプレッサからの加圧空気により膨出されにより所定時間かけて上盤20の熱板22との間で中間積層材A2を得るための積層成形が行われる。この積層成形の際に減圧下で弾性体であるダイアフラム19により加圧することにより回路基板の凹凸に対して樹脂フィルムを追従させて貼り合わせることができる。しかし真空積層装置13により中間積層材A2を成形した段階では、中間積層材A2の樹脂フィルム側の表面はまだ完全に平滑ではなく凹凸が残った状態にある。
When the laminated molding material A1 is sent to the
真空積層装置13での積層成形により中間積層材A2が得られるとチャンバCが開放され、フィルム搬送装置18による次のキャリアフィルムF1,F2の送りにより、平坦化プレス装置14の上盤24と下盤25の間に搬送され下加圧板40上の所定の加圧位置に停止される。平坦化プレス装置14の加圧位置への停止が確認されると平坦化プレス装置14の制御装置43の位置制御部56の位置指令値生成部58から図5における第1目標位置P1に向けて下盤25を移動させる指令がサーボバルブ29に向けて送られる。また平坦化プレス装置14の作動時以外はポンプ33のサーボモータ32の回転数を低下させている場合は、サーボモータ32のサーボアンプ35にもサーボモータ32の回転数を上昇させる指令が送られる。そして油圧シリンダ28の加圧側油室28bに作動油が送られ下盤25の上昇が開始される。
When the intermediate laminated material A2 is obtained by lamination molding in the
この際下盤25の移動制御は位置制御により行われ、図5にも示されるように破線で示される指令値に追従する形で、実線で示される実測値にように下盤25が移動される。なお本実施形態では図5に示されるように成形時間の経過との関係で位置制御がなされるので下盤25の移動は速度制御の要素を含んでいる。従って本発明における位置制御は速度制御も含む概念である。
At this time, movement control of the
図5の例では上加圧板39と下加圧板40の間隔(可動盤目標位置)が0.2mmとなる第1目標位置P1まで比較的高速で下盤25が上昇移動される。そして一旦第1目標位置P1に停止後に第1ステップ(S1)の間、位置保持される。次の第2ステップ(S2)では、下盤25および下加圧板40は低速で上昇移動され、図5においてTPで示される位置で下加圧板40上の中間積層材A2の上面が上加圧板39の下面の加圧面39aに当接される。そして更に下加圧板40等が次々と目標位置を変更するスロープ状の位置制御により上昇継続され、第2目標位置P2となると下加圧板40等の上昇移動は停止される。本実施形態では第2目標位置は、積層成形品A3の所望の板厚である0.1mmであり、加圧制御時の最終的な板厚精度を出すための目標位置である。更に次の第3ステップ(S3)ではサーボバルブ29の制御により下盤25は現在位置を保持するように制御される。そして所定の加圧時間が経過すると第3目標位置P3に向けて下加圧板40等の下降が開始され、第3目標位置P4に到達すると、第4ステップ(S4)の間位置保持される。そしてその後最終型開完了位置まで下加圧板40等は移動される。これらの複数のステップの加圧制御により板厚0.1mmの板厚精度の高い積層成形品A3が成形できる。
In the example of FIG. 5, the
なお本実施形態の平坦化プレス装置は、加圧制御時の目標位置に到達するまで複数ステップにより位置制御される機能を備えていればよい。図5の例では第2目標位置P2に到達するまで2ステップとなっているが、更に多数のステップにより板厚を規定する最終目標位置に到達するものでもよい。そして各ステップは、前記S1のように一定時間の間、同じ位置に位置保持されるものやS2のように順次目標位置が変更されるスロープ制御により位置が制御されるものでもよく、その順序も自由に選択可能である。 Note that the flattening press apparatus of this embodiment only needs to have a function of performing position control in a plurality of steps until reaching the target position during pressurization control. In the example of FIG. 5, there are two steps until the second target position P2 is reached, but the final target position that defines the plate thickness may be reached by more steps. In each step, the position may be held at the same position for a certain period of time as in S1, or the position may be controlled by slope control in which the target position is sequentially changed as in S2. It is freely selectable.
次に加圧制御時の各油圧シリンダ28の制御について図4の機能を示す制御ブロック図により説明する。まず各油圧シリンダ28のサーボバルブ29に対して位置制御部56の位置指令値生成部58から位置の指令信号が送られる。そしてポンプ33からサーボバルブ29を介して油圧シリンダ28に作動油が供給されて下盤25の上昇が開始される。下盤25の上昇に伴い油圧シリンダ28のロッド36も同じだけ上昇される。よって下盤25の位置は、ロッド36の位置を検出する位置センサ37により検出される。そして位置センサ37の検出信号は、位置制御部56の加算器59に送られ、位置指令値生成部58から送られる位置の指令信号が補正される。これが各油圧シリンダ28制御時のクローズドループである。
Next, control of each
また4つ油圧シリンダ28にそれぞれ付設される位置センサ37の値は、位置制御部56の比較演算部60にもそれぞれ送られる。そして前記位置センサ37の値からそれぞれの油圧シリンダ28を更にどの位置まで前進させるのか、停止させるか、或いは後退させるかといった演算がなされ、その演算結果は、各油圧シリンダ28の位置指令値生成部58に送られる。そして位置指令値生成部58で油圧シリンダの次の位置指令の指令信号が生成される。これらのクローズドループ制御は一般に4軸平行制御などとも呼ばれ、1本の加圧機構により下盤25(可動盤)の中心を押圧する方式と比較して、上盤24(固定盤)に対する下盤25(可動盤)の平行度を高めるのに有効な制御方式である。
The values of the
またこれらの平行制御の方式は、種々のものがあり、1本の油圧シリンダ28の位置を常に位置制御時の基準(目標)として他の油圧シリンダ28の位置を追従させるマスタ=スレイブ方式や、常に最前進位置にある油圧シリンダ28の位置を位置制御時の基準(目標)にして他の油圧シリンダを追従させる前記とは別のマスタ=スレイブ方式などがある。または4個の油圧シリンダ28の位置の平均位置を算出し、その前記平均位置を位置制御時の基準(目標)として各油圧シリンダ28を前進または後退させたり、最前進位置の油圧シリンダ28を停止させて他の油圧シリンダを前進させるものでもよい。または前記において前記平均位置に圧力センサ30および圧力センサ31から得られた加圧時の圧力(双方の圧力センサ30,31の差圧)を加味したフィードフォーワード要素を加え、目標位置を前進させていくものでもよく、平行制御の制御方式については限定されない。また油圧シリンダが単動シリンダの場合等では、各油圧シリンダについて一つの圧力センサを使用して制御を行うものでもよい。
There are various parallel control methods, such as a master-slave method in which the position of one
また上記制御では圧力センサ30および圧力センサ31により油圧シリンダ28の加圧側油室28aと開き側油室28cの圧力がそれぞれ検出され、圧力制御部57のポンプ制御部61に送られる。そして圧力センサ30の値から圧力センサ31の値を減算した差圧が演算される。そして前記差圧を用いた指令値によりポンプ制御部61からサーボアンプ35を介してポンプ33のサーボモータ32の回転数が制御される。更に本発明は原則として平坦化プレス装置14の積層成形品A3の成形に直接関わる加圧制御は位置制御のみにより行うものであるが、油圧シリンダ28の圧力を検出して位置制御を補正するものでもよい。具体的には圧力センサ30,31の検出値を圧力制御部57の目標位置補正部62に送る。そして目標位置補正部57からの補正信号を送り、加算器63の部分でサーボバルブ29の指令信号を補正するか、ポンプ33のサーボモータ32の回転数を制御する。
In the above control, the pressures of the pressure-side oil chamber 28 a and the opening-
なお中間積層材A2の種類によっては、加圧制御時の中間積層材A2の側方から溶融樹脂が流出すること等を防止する目的で、位置制御をメインに行うにしても、加圧制御時の圧力も閾値の範囲内に収めたいものもある。そのような場合には、いずれかの油圧シリンダ28の圧力が他の油圧シリンダ28の圧力や設定した圧力よりも高圧となっているときに、前記の制御によりサーボバルブ29の指令信号を補正するなどして油圧シリンダ28の圧力を降圧させることができる。または圧力が不足する油圧シリンダ28を増圧することも可能である。これらの圧力制御の際に、各油圧シリンダ28の圧力センサ30,31の検出値は、単独で制御に使用してもよく4軸の平均値を制御に使用してもよい。更に目標位置P2に到達した後についても、ポンプ33の回転数を低下させるとともにサーボバルブ29の開度も調整して圧力を設定圧まで低下させることも望ましい。ただし積層成形品A3が熱膨張する性質のものであり所定の厚み精度は維持したい場合は、油圧シリンダ28の圧力は熱膨張分を抑える設定圧力に制御する必要がある。
Depending on the type of the intermediate laminated material A2, even if the position control is mainly performed for the purpose of preventing the molten resin from flowing out from the side of the intermediate laminated material A2 during pressure control, There are also things that want to keep the pressure within the range of the threshold value. In such a case, when the pressure of one of the
次に平坦化プレス装置14の熱膨張に対応した補正制御機能について図6を参照して説明する。平坦化プレス装置14では積層成形時には上加圧板39および下加圧板40は成形前の常温の状態から昇温状態にある。従って平坦化プレス装置14の上加圧板39および下加圧板40は昇温分だけ熱膨張する。また前記上記加圧板39および下加圧板40の昇温は平坦化プレス装置14の他の部分にも伝熱され、上盤24、下盤25、タイバ27等の他の部分も昇温され昇温分だけ熱膨張する。前記熱膨張は、上加圧板39および下加圧板40が昇温されて成形開始可能となってからタイムラグをもって発生する。また1日の成形作業の中で積層成形品A3の種類が変更されて上記加圧板39および下加圧板40の設定温度が変更される場合もある。それらの場合も平坦化プレス装置14の他の部分の熱膨張も遅れて発生する。
Next, a correction control function corresponding to thermal expansion of the flattening
本実施形態の平坦化プレス装置14では、図6に示されるように成形サイクル数または成形スタートから連続成形の経過時間に応じて積層成形品A3の成形の際の位置制御時の目標位置P2の補正が行われる。平坦化プレス装置14では上盤24、上加圧板39、下盤25、下加圧板40が熱膨張することにより、位置センサ37の検出値が同じ値であっても上加圧板39と下加圧板40の距離は狭くなる。従って加圧制御時に用いる目標位置P2等の値を図5のA線に表されるように熱膨張分だけ大きく補正する制御が行われる。この際に上加圧板39または下加圧板40の少なくとも一方の温度の検出値も補正時の演算に取り入れてもよい。また熱膨張に伴う目標位置P2の補正は、成形時の油圧シリンダ28の圧力センサ30,31により検出される圧力を少なくとも一部に用いてもよい。
In the
更には平坦化プレス装置14の熱膨張に対応した補正制御機能について、上盤24または下盤25の少なくとも一方に温度センサを取付け、直接盤の温度を測定して目標位置P2の補正のために用いてもよい。更にまた上加圧板39と下加圧板40の間に少なくとも一つの位置センサを設け、上加圧板39と下加圧板40の間の距離を直接測定することにより、上盤24および下盤25の熱膨張の影響を受けずに上加圧板39と下加圧板40の間の距離を測定できる。
Furthermore, regarding the correction control function corresponding to the thermal expansion of the flattening
次に図7により別の実施形態の積層システムの平坦化プレスの中間積層材A2に板厚誤差(偏り)がある場合の板厚誤差補正制御について説明する。図7の例は、板厚誤差のある中間積層材A2を上加圧板39と下加圧板40を平行の状態を保って加圧していても中間積層材A2が加圧変形しにくい材質のものであるときや板厚誤差が一定以上に大きいとき、または中間積層材A2の厚肉部分から側方へ向けて溶融樹脂材料等の流出してしまう可能性がある場合に使用される。
Next, referring to FIG. 7, thickness error correction control when there is a thickness error (bias) in the intermediate laminated material A2 of the flattening press of the lamination system of another embodiment will be described. In the example of FIG. 7, the intermediate laminated material A2 having a thickness error is made of a material that does not easily deform under pressure even when the
まず油圧シリンダ28の作動による下盤25の上昇により中間積層材A2の上面のいずれか一部が上加圧板39の加圧面39aに当接されると、どの部分が最初に当接したか当該部分の圧力センサ30の値が上昇したことにより確認できる。そして最初に当接が確認された部分はその位置を保つように油圧シリンダ28の圧力が制御される。そして順次当接した部分が確認され、図7の(a)に示されるように中間積層材A2全ての部分が上加圧板39に当接されると、4点の位置センサ37の値が検出され、中間積層材A2どの部分の板厚が厚くてどの部分の板厚が薄いかの板厚の誤差が検出される。そして前記最も板厚が厚い部分と薄い部分の板厚の誤差が一定以上の場合は、板厚誤差補正制御が必要な中間積層材A2と判断される。
First, when any part of the upper surface of the intermediate laminated material A2 comes into contact with the pressure surface 39a of the
次に板厚誤差補正制御が開始されると最も板厚が厚いと判断された部分に対応する油圧シリンダ28のサーボバルブ29を圧力制御により全体の中で最も高い目標圧力まで上昇させて部分加圧を行う。それに対して板厚が薄いと判断された部分に対応する油圧シリンダ28は板厚の差に応じてサーボバルブ29が制御され、圧力がゼロかゼロ近傍値まで低下させて中間積層材A2の板厚が殆ど薄い部分が加圧されないようにする。または図7の(b)ではデフォルメして描画されているが、最も板厚が厚いと判断された部分に対応する油圧シリンダ28のサーボバルブ29を制御して下加圧板40を最も上加圧板39と近い中間目標位置まで上昇(前進)させる。それに対して板厚が薄いと判断された部分に対応する油圧シリンダ28は前記最も板厚が厚いと判断された部分よりも下方となる中間目標位置まで上昇させる。
Next, when plate thickness error correction control is started, the
そのことにより加圧制御の前半では中間積層材A2の最も板厚が厚い部分のみが加圧されるか、または最も板厚が厚い部分が他の部分よりも重点的に加圧される。そして中間積層材A2の厚み誤差が初期段階で解消され、中間積層材A2の側方から外部への溶融樹脂の流動も抑制される。ただしこの制御についても中間積層材A2の板厚誤差が予め設定した範囲内となったら、それぞれの油圧シリンダ28を同じ最終目標位置に向けて位置制御することが好ましく、最終的には図7の(c)のように均等な厚みの積層成形品A3を成形する。
As a result, in the first half of the pressurization control, only the thickest portion of the intermediate laminated material A2 is pressurized, or the thickest portion is pressurized more intensively than the other portions. Then, the thickness error of the intermediate laminated material A2 is eliminated in the initial stage, and the flow of the molten resin from the side of the intermediate laminated material A2 to the outside is also suppressed. However, in this control as well, when the plate thickness error of the intermediate laminated material A2 falls within a preset range, it is preferable to control the positions of the respective
これら図7の例も含めて本発明の積層成形品A3の加圧成形は、油圧シリンダまたは電動機による加圧機構がタイバの部分にあって、直接中間積層材A2の背面を押圧するものでないため、直接背面を押圧するタイプとの比べ、梃の原理により小さい力で板厚誤差の補正を行うことができる。また各部の下盤25の移動量に比較して中間積層材A2の板厚補正量が小さいため、より正確な板厚制御を行いやすい。この点特許文献3および特許文献4の例では、中間積層材の背面を押圧する油圧シリンダの補正量がダイレクトに中間積層材の板厚の補正量となっているので正確な補正が行いにくい。
In the pressure molding of the laminate molded product A3 of the present invention, including the example of FIG. 7, there is a pressure mechanism by a hydraulic cylinder or an electric motor in the tie bar portion, and the back surface of the intermediate laminated material A2 is not directly pressed. , Compared to the type that directly presses the back surface, it is possible to correct the plate thickness error with a smaller force based on the principle of leverage. Further, since the plate thickness correction amount of the intermediate laminated material A2 is smaller than the amount of movement of the
また図7の例も含めて平行制御による積層成形品A3の板厚精度の向上は、1個の積層成形品A3の板厚誤差を解消する場合のみならず複数個の積層成形品間における板厚精度を均等にすることにも用いられることは言うまでもない。また複数の中間積層材A2が位置ずれを起こして一方の中間積層材A2の配置密度が高くなっている場合にも各油圧シリンダの加圧力を制御して複数個の積層成形品の板厚を均等にすることもできる。 Including the example of FIG. 7, the improvement of the plate thickness accuracy of the laminated molded product A3 by parallel control is not only for eliminating the plate thickness error of one laminated molded product A3, but also for the plate thickness between a plurality of laminated molded products. Needless to say, it is also used for equalizing the thickness accuracy. Further, even when the plurality of intermediate laminated materials A2 are misaligned and the arrangement density of one of the intermediate laminated materials A2 is high, the pressurizing force of each hydraulic cylinder is controlled to adjust the plate thickness of the plurality of laminated molded products. You can even make it equal.
更にまた、本発明の平坦化プレス装置は、上盤と下盤の2枚の盤からなり、上盤または下盤のいずれかのタイバの部分にサーボモータを使用した加圧機構が備えられた電動式の平坦化プレス装置でもよい。図示は省略するが電動式の平坦化プレス装置は、タイバがそれぞれボールねじから形成されており、下盤に前記ボールねじが挿通されるボールねじナットがそれぞれ取付けられている。そして上盤の上面に取付けられたサーボモータの駆動軸と前記ボールねじが直接、またはベルトや減速機を介して接続されている。従って電動式の平坦化プレス装置において、タイバの部分に設けられる加圧機構は、タイバであるボールネジの軸芯とサーボモータの駆動軸が一致している場合と、タイバであるボールネジの軸芯の近傍にサーボモータの駆動軸が平行にある状態を指す。 Furthermore, the flattening press apparatus of the present invention comprises two plates, an upper plate and a lower plate, and a pressing mechanism using a servomotor is provided at the tie bar portion of either the upper plate or the lower plate. An electric flattening press device may be used. Although not shown, in the electric flattening press device, each tie bar is formed of a ball screw, and a ball screw nut through which the ball screw is inserted is attached to a bottom plate. The drive shaft of a servomotor attached to the upper surface of the upper platen and the ball screw are connected directly or via a belt or speed reducer. Therefore, in the electric flattening press apparatus, the pressurizing mechanism provided in the tie bar portion is used when the shaft center of the tie bar ball screw and the drive shaft of the servomotor are aligned, and when the shaft center of the tie bar ball screw is aligned. Refers to a state in which the drive shaft of the servomotor is in parallel in the vicinity.
電動式の平坦化プレス装置では、圧力センサは取付けられておらず、ロードセル等の力センサがボールねじナットの取付部分かまたはボールねじのベアリング取付部分などに取付けられることが望ましい。そして電動式の平坦化プレス装置を用いた加圧制御については、上記の油圧シリンダの例と平行制御を行う点は同様である。ただしそしてサーボモータのロータリエンコーダの値を検出して目標位置P2への位置制御が行われるが、必要に応じて力センサの値により位置制御の補正が行われる。 An electric flattening press device is not equipped with a pressure sensor, and it is desirable that a force sensor such as a load cell be attached to a ball screw nut mounting portion or a ball screw bearing mounting portion. The pressurization control using the electric flattening press device is the same as the example of the hydraulic cylinder described above in that parallel control is performed. However, the position control to the target position P2 is performed by detecting the value of the rotary encoder of the servomotor, and the position control is corrected according to the value of the force sensor as necessary.
なお電動式の平坦化プレス装置については、サーボモータのロータリエンコーダとは別に上盤と下盤の間や、上加圧板と下加圧板の間にリニアスケール等の位置センサを設け、前記位置センサの値により平行制御を行うものでもよい。前記の場合、ボールねじとボールねじナットに関するバックラッシの問題や各部の熱膨張の影響を低くすることができ、測定精度および制御精度の向上に繋がる。 Regarding the electric flattening press machine, a position sensor such as a linear scale is provided between the upper and lower plates or between the upper pressure plate and the lower pressure plate separately from the rotary encoder of the servomotor. Parallel control may be performed by a value. In the above case, it is possible to reduce the backlash problem associated with the ball screw and ball screw nut and the effect of thermal expansion of each part, leading to improvement in measurement accuracy and control accuracy.
本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものや本実施形態の各記載を掛け合わせたものについても、適用されることは言うまでもないことである。積層システム11で積層成形される積層成形品は、回路基板の他、半導体ウエハや他の板状体であってもよく限定されない。
Although the present invention is not enumerated one by one, it is not limited to the above-described embodiment, but is modified by a person skilled in the art based on the spirit of the present invention, or is a combination of each description of the present embodiment. It goes without saying that this also applies to The laminate molded product to be laminate-molded by the
11 積層システム
13 真空積層装置
14 平坦化プレス装置
17,43,44,45,46 制御装置
24 上盤
25 下盤
27 タイバ
28 油圧シリンダ
29 サーボバルブ
39 上加圧板
40 下加圧板
47 位置センサ
56 位置制御部
57 圧力制御部
11
Claims (6)
前記平坦化プレス装置は、タイバの部分にそれぞれ加圧機構と、
前記中間積層材の複数個所の板厚を測定するために用いられる、それぞれの前記タイバに対応する位置センサと、
前記複数個所の板厚を比較する比較演算部と、を備え、
前記加圧機構を個別に位置制御可能であることを特徴とする積層システム。 A vacuum lamination device for forming an intermediate laminated material by pressurizing a laminated molding material with a pressurizing body in a decompressed chamber, and a flattening press device disposed in a post-process of the vacuum lamination device for pressurizing the intermediate laminated material. In a layered system with
The flattening press device includes a pressure mechanism for each of the tie bars,
a position sensor corresponding to each of the tie bars, which is used to measure the thickness of the intermediate laminate at a plurality of locations;
A comparison calculation unit that compares the plate thickness at the plurality of locations ,
A stacking system, wherein the pressure mechanisms are individually position-controllable.
上盤または下盤のタイバの部分にサーボバルブにより制御される油圧シリンダを用いた加圧機構が備えられることを特徴とする請求項1に記載の積層システム。 The flattening press consists of two plates, an upper plate and a lower plate.
2. The stacking system according to claim 1, wherein a pressurizing mechanism using a hydraulic cylinder controlled by a servo valve is provided in the tie bars of the upper board or the lower board.
上盤または下盤のタイバの部分にサーボモータを使用した加圧機構が備えられることを特徴とする請求項1に記載の積層システム。 The flattening press consists of two plates, an upper plate and a lower plate.
2. The stacking system according to claim 1, wherein a pressing mechanism using a servomotor is provided in the tie bars of the upper board or the lower board.
前記平坦化プレス装置は、タイバの部分にそれぞれ加圧機構と、
前記中間積層材の複数個所の板厚を測定するために用いられる、それぞれの前記タイバに対応する位置センサと、
前記複数個所の板厚を比較する比較演算部と、を備え、
前記加圧機構が個別に位置制御されることを特徴とする積層システムの制御方法。 A vacuum lamination device for forming an intermediate laminated material by pressurizing a laminated molding material with a pressurizing body in a decompressed chamber, and a flattening press device disposed in a post-process of the vacuum lamination device for pressurizing the intermediate laminated material. In a layered system with
The flattening press device includes a pressure mechanism for each of the tie bars,
a position sensor corresponding to each of the tie bars, which is used to measure the thickness of the intermediate laminate at a plurality of locations;
A comparison calculation unit that compares the plate thickness at the plurality of locations ,
A control method for a stacking system, wherein the pressure mechanisms are individually position-controlled.
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