小型ホットプレス
【課題】空間を効率よく使用し、熱効率がよく、安全上の問題を克服するホットプレスを提供する。
【解決手段】この発明は、可搬の小型ホットプレスである。ホットプレス（２０）は、プレスユニットが取付けられたフレーム（２２）を含む。プレスユニットは、頂部プレート（３４）、ボルスタプレート（３２）、および底部プレート（３０）を有する。頂部プレート（３４）に上部プレスユニットが取付けられ、ボルスタプレート（３２）に下部プレスユニットが取付けられる。下部プレスユニットは、プレスが閉鎖位置にあるときに上部プレスユニットと接触するように構成される。プレスは、フレーム（２２）に取付けられた制御ユニット（６０）をさらに含む。制御ユニット（６０）は、プレス動作を手動または自動で制御するように構成される。加えて、プレスは、フレームに取付けられてプレス動作の運動を促進するように構成される油圧ユニットを含む。
【解決手段】この発明は、可搬の小型ホットプレスである。ホットプレス（２０）は、プレスユニットが取付けられたフレーム（２２）を含む。プレスユニットは、頂部プレート（３４）、ボルスタプレート（３２）、および底部プレート（３０）を有する。頂部プレート（３４）に上部プレスユニットが取付けられ、ボルスタプレート（３２）に下部プレスユニットが取付けられる。下部プレスユニットは、プレスが閉鎖位置にあるときに上部プレスユニットと接触するように構成される。プレスは、フレーム（２２）に取付けられた制御ユニット（６０）をさらに含む。制御ユニット（６０）は、プレス動作を手動または自動で制御するように構成される。加えて、プレスは、フレームに取付けられてプレス動作の運動を促進するように構成される油圧ユニットを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、一般にホットプレスに関し、より特定的にシングルユニットの可搬ホットプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
金属部品を形成するための技術において、多くの製法が公知である。これらの製法には、特に、フライス加工、スタンピング、およびプレス加工が含まれる。金属部品を形成するために、他の成形製法よりもホットプレスの使用が好まれることが多い。しかしながら、現在のホットプレスの設計およびそれらから結果的に得られる成形製法は、効率がかなり悪い。加えて、現在のホットプレス技術は、プレスの操作者およびプレス設備に対して安全上の問題を生じる。
【０００３】
典型的なホットプレスは、大きなマルチユニット機械である。各機械は、プレスユニットと、制御ユニットと、油圧ユニットとを含む。各ユニットは、一般に独立型ユニットであり、ユニット間に最低限の相互接続を有する。その結果、各機械は作業場のかなりの容積を占める。さらに、各機械が一般に占める空間の容積は、生産される部品の大きさを何桁も上回る。加えて、この機械を動かすには、各ユニットの接続を他のユニットから断って各ユニットを別個に動かしてから、再接続しなければならない。したがって、現在のホットプレスは空間の利用効率が悪いだけでなく、再配置するために過大な時間および労力を要する。
【０００４】
熱効率の悪さが現在のホットプレスの別の欠点である。熱効率の悪さは、いくつかの原因から生じる。プレスが一般に用いる、加熱されたプラテンは、適切に絶縁されていないうえに金型の１つの面しか加熱しない。また、プラテン周囲が絶縁されていないために過大な熱損失が生じ、これにより、金型温度を達成して維持するためのエネルギがさらに必要となる。単一加熱点の設計により、金型全体に所望の熱的平衡を達成するための時間がさらに必要となる。加えて、現在のホットプレスは大きなアクセス扉を含み、このアクセス扉を開いて、形成されるべき部品の挿入または取出しを行なわなければならない。大きな扉を開く度に、これらのドアは大量の熱損失を生じる。この問題は一層大きくなる。なぜなら、これらの同じプレスが金型の載置中にプレス内で金型をアライメントする構造を有していないため、部品および金型を載置する過程の間、ドアを過大な長さの時間開けたままにしておかなければならないためである。その結果、部品および金型をプレス内に手動で配置している間にかなりの時間が費やされ、したがって熱エネルギが損失する。
【０００５】
現在のホットプレスの設計は、多数の安全上の問題を生じる。加熱されているプラテンの周囲が適切に絶縁されていないため、かなりの量の対流熱が放射されてしまう。その結果、操作者は耐熱性の相当量の安全服および装備を着用しなければならない。この安全装備は一般に着心地が悪く、着用しにくい。さらに、この装備の着用しにくい特性が、操作者の動作を妨げることによって潜在的にさらに別の危険を生じる。
【０００６】
標準的なホットプレスは下方に方向付けられたプレス動作を用い、この動作が別の安全上の問題を生じる。下方に方向付けられたプレス動作は、加熱されたプラテンの上に油圧ユニットの要素がくることを要する。したがって、油圧ユニットから作動液の漏れたものが加熱されたプラテンに接触して火災の危険性を生じ得る。
【０００７】
したがって、空間を効率よく使用し、完璧で効率がよく、当該技術で公知の現在のホットプレスが引き起こす安全上の問題を克服するホットプレスに対し、当該技術では静かな必要性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明の概要
この発明は、空間を効率よく使用し、熱効率がよく、公知のホットプレスに関連する安全上の問題を克服するホットプレスである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、可搬の小型ホットプレスである。このホットプレスは、プレスユニットが取付けられたフレームを含む。プレスユニットは、頂部プレート、ボルスタプレート、および底部プレートを有する。頂部プレートに上部プレスユニットが取付けられ、ボルスタプレートに下部プレスユニットが取付けられる。下部プレスユニットは、プレスが閉鎖位置にあるときに上部プレスユニットと接触するように構成される。このプレスは、フレームに取付けられた制御ユニットをさらに含む。制御ユニットは、プレス動作を手動または自動で制御するように構成される。加えて、プレスはフレームに取付けられた油圧ユニットを含み、プレス動作の運動を促進するように構成される。
【００１０】
この発明の別の局面は、小型ホットプレスを作動させる方法である。部品がプレス内に載置される。この部品を予め規定された温度に予熱する。プレスは予熱された後に閉じられ、部品が荷重下に置かれる。この荷重は予め規定された時間維持される。予め規定された時間が経過すると、プレスが開かれて部品が取出される。
【００１１】
以下の図面を参照して、この発明の好ましい実施例および代替的な実施例を以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
発明の詳細な説明
この発明は、金属部品を加熱成形するためのシステムおよび方法を提供する。概要として、および図１を参照して、この発明の現時点で好ましい一実施例は、プレスユニット２８、制御ユニット６０、および油圧ユニット２６（図２参照）を含むホットプレス２０を含む。プレスユニット２８、制御ユニット６０、および油圧ユニット２６は、１つのフレーム２２に支持される。フレーム２２は１対のリフト部３８を含み、プレス２０の全体が１つのまとまったユニットとしてフォークリフトまたは同様の機械を介して運搬されるようにする。プレス２０の特定の詳細を、以下により具体的に説明する。
【００１３】
プレスユニット２８は、３つのプレート３０、３２および３４、ならびに４つの柱５８を備えた四柱式ダンリー（Danly）金型セット内に設けられる。プレスユニット２８は一般に、フレーム２２の下部に取付けられた底部プレート３０と、フレーム２２の上部に取付けられた頂部プレート３４とを含む。底部プレート３０と頂部プレート３４との間に可動のボルスタプレート３２が配置されて、それらに機械的に接続される。油圧ユニット２６（図２参照）の油圧シリンダ２４は上方に作動し、ボルスタプレート３２の中央部に取付けられ、それによってプレス２０の動作中にボルスタプレート３２を上方および下方へと垂直方向に変位させる。
【００１４】
頂部プレート３４およびボルスタプレート３２には、それぞれ上部プレスユニット３６および下部プレスユニット３７が取付けられる。下部プレスユニット３７および実質的に同様の上部プレスユニット３６の各々は、耐荷重セラミックブロック４２を実質的に取囲
む非耐荷重絶縁体４０を含む。現時点で好ましい一実施例において、少なくとも６インチの絶縁体が各プレスユニット３６および３７のセラミックブロック４２を取囲む。しかしながら、この発明の範囲内において他の任意の絶縁体の厚さが考えられ、それを特定の適用例に使用してよいことを認識されたい。上部プラテン４６が上部プレスユニット３６内に挿入されるか、または下部プラテン４８が下部プレスユニット３７内に挿入されると各プラテン４６および４８が対応するブロック４２に接触して、それと同時に絶縁体４０によって実質的に取囲まれるように、絶縁体４０およびセラミックブロック４２が構成される。この態様で、ブロック４２はプレス２０の動作から生じるどのような荷重をも伝え、一方で絶縁体４０はプレス２０の動作範囲全体に亘ってプラテン４６および４８が過大な熱損失を被ることを防ぐ。加えて、ブロック４２が適切にもセラミック材料で構成されており、したがって絶縁要素であることに注目されたい。
【００１５】
上部プラテン４６および下部プラテン４８は、プレス２０が閉鎖位置にあるときに金型５２を完全に取囲むように設計された、実質的に同じ形状の要素である。各プラテン４６および４８は、プラテン内に延びる複数の加熱器用穴５０を含む。各加熱器用穴５０は、以下により詳細に論じるように、加熱器１０４（図２参照）を受けるように設計される。
【００１６】
次に図１および図２を参照すると、プレス２０内で形成されている部品（図示せず）が、金型５２の上部５５と下部５７との間に配置されている。したがって、部品の取出しまたは挿入のために、金型５２の２つの部分５５および５７を分離しなければならない。生産効率を維持するために、金型５２は、金型５２が動作温度にある間に分離しなければならない。金型保持キー５４が金型５２の上部５５を上部プラテン４６に固定し、それによってプレス２２が開いたときに上部５５を持ち上げる。キー５４は上部プレスユニット３６を通って延びる細長い部材を含む。キー５４はＩ字形であり、幾分「犬用の骨」に似ている。キー５４は、操作者が管５９および上部プレスユニット３６の内外にキー５４を摺動させることによって容易に挿入および取外しが行なわれる。したがって、最適な熱効率が維持される。なぜなら、金型５２が部品の交換中に動作温度にあり、さらに、金型５２の各部分５５および５７が、加熱されたそれぞれのプラテン４６および４８と常に接触しているためである。その結果、部品形成のサイクルタイムが大いに短縮される。
【００１７】
この発明に従い、プレス２０は、独自の受動金型載置システムを含む。現時点で好ましい一実施例において、底部プレート３０に４つのピン４４が取付けられる。図１は、金型の載置および取外し位置にあるプレス２０を示す。プレス２０がこの位置にあるとき、または完全に下げられたとき、ボルスタプレート３２、下部プレスユニット３７、および下部プラテン４８を通ってピンが突出し、金型５２に接触する。ピン４４は金型５２を下部プレスユニット３７上の或る高さに維持し、それによって以下に論じるリフトトラックが金型５２を取外せるようにする。この態様で、金型５２全体の交換が、現時点で公知のプレスにおける２０分を越える時間から、５分未満の時間にまで短縮される。
【００１８】
再び図１を参照すると、現時点で好ましい一実施例において、制御ユニット６０は、主に３つの制御部、すなわち処理制御６２、加熱器制御６４、およびラム制御６６を含む。処理制御６２は、さまざまなサイクルタイムを追跡するサイクルタイマ７０を含む。たとえば、予熱時間および荷重をかける時間を以下により詳細に論じる。緊急停止スイッチ７２は、プレス２０の安全装備である。停止スイッチ７２が作動すると、プレス２０は作動しないか、または作動を停止する。また、処理制御６２ユニットには、自動サイクル開始スイッチ７４およびサイクル停止７６スイッチが含まれる。スイッチ７４および７６は、自動化されたプレス２０に対してワンタッチのサイクル開始／停止をもたらす。最後に、工具温度チャート記録計６８および記録計作動器７８が共に結合されて、プレス２０の作動中における工具または部品の温度を追跡して記録する。温度チャート記録計６８はプレスユニット３６および３７に取付けられた熱電対に接続され、部品形成動作の全体に亘っ
て工具の温度を記録するためにグラフを提供する。
【００１９】
加熱器制御６４は、プラテン４６および４８を加熱するために用いられる加熱器１０４を作動させる。加熱器制御６４は、電力を加熱器１０４に供給する加熱器電源スイッチ８８を含む。加えて、加熱器制御は、上部プラテン加熱器制御８０および下部プラテン加熱器制御８４を含み、これらの両方は、それぞれのプラテン４６および４８の温度を変化させるために用いられる。最後に、加熱器制御６４は、上部プラテン４６および下部プラテン４８の両方に対する別個のアラーム表示器を含む。上部プラテンアラーム８２および下部プラテンアラーム８６は、プラテン４６および４８の一方または両方が加熱上の問題を抱えた場合、操作者に通知する。
【００２０】
ラム制御６６は、プレス２０に対する手動制御を含む。手動プレス開放スイッチ９４、プレス閉鎖スイッチ９６、および金型取外しスイッチ９８が設けられる。これらのスイッチにより、操作者は手動によるプレス２０の開閉を完全にまたは部分的に行なうことができる。また、荷重表示器９０および荷重調節制御９２が設けられて、金型５２に加えられる荷重を監視して調節する。
【００２１】
プレス２０のさらに別の安全装備は、プレス２０の前部および後部を被覆する光カーテン１０６である。光カーテン１０６は、プレスの選択された部分、たとえばプレス２０の前部または後部全体に光線、またはカーテンを投射する。たとえば手または操作者の体の他の任意の部分によって光線が途切れるか、または遮られると、プレスの動作は停止する。この態様で、操作者はプレスによる突発的な怪我から防護される。同様に、プレス２０は、プレス２０の動作範囲に侵入する異物による損傷から防護される。加えて、プレス２０の側面は、適切な材料、たとえば金網（図示せず）で好ましくは被覆され、プレス２０の側面に同様の防護を設ける。
【００２２】
図２は、ホットプレス２０の現時点で好ましい一実施例の側面図である。プレス２０が閉鎖位置にあることが観察される。この位置において金型５２が加熱され、荷重下に置かれる。上部プラテン４６および下部プラテン４８が金型５２を完全に取囲み、それによって金型５２を全側面から加熱する。バルブシール１０２が噛合って、上部プレスユニット３６と下部プレスユニット３７との間の熱損失を防ぐ。
【００２３】
迅速に交換可能な複数の加熱器１０４がプレス２０の後部に隣接する。各加熱器１０４は、電気的に制御される別個のユニットであり、プレスユニットの後部の小さな開口部（図示せず）を通ってプラテン４６および４８の加熱器用穴５０内に入るように設計される。開口部は、プレス２０内への加熱器のアクセスをもたらすことに加え、各加熱器１０４が作動しているかどうかを操作者が瞬時に映像確認できるようにもする。より具体的に、この発明の一実施例では、加熱器１０４が動作温度で作動しているとき、加熱器１０４の高温部を橙色の赤熱光が取り囲んでいるのを見ることができる。加熱器が適切に機能しているかどうかを確認するために、操作者は開口部の軸方向に下方を観察して赤熱光を探すだけでよい。この発明のこの局面は、加熱器１０４の完全性に関し、実際に瞬時のフィードバックをもたらす。１つ以上の加熱器１０４が適切に機能していない場合、プレス２０内で所望の熱的平衡を得ることが一層難しくなり、それによって処理時間が増大し、および／または部品の完全性に悪影響を及ぼす。
【００２４】
各加熱器１０４の位置は、プレス２０の外部に取付けられた単純なブラケット（図示せず）によってプレス２０内に維持される。したがって、各加熱器１０４を取外すか、または挿入するために、操作者はブラケットから加熱器１０４を外して、その加熱器１０４をプレス２０からまたはプレス２０内に摺動させるだけでよい。加熱器１０４の取外しまたは挿入によってプレス２０を開く必要がなく、またはどのような絶縁材料をも移動させる
必要がない。したがって、加熱器１０４の交換または検査中にホットプレス２０の熱の完全性が損なわれない。プレスが高温の間に加熱器１０４を交換できる。
【００２５】
現時点で好ましい一実施例において、加熱システムは適切にも、全部で１２個の加熱器１０４に関し、上部プラテン４６および下部プラテン４８の各々に６個の加熱器１０４を含む。加熱器１０４は適切にも、１２０ボルトのＡＣ電力で作動する。加熱器１０４は適切にも１．６７ｋＷの出力をもたらす。各加熱器１０は適切にも、直径が０．９３５インチであって加熱時の長さが２１．５インチである。したがって、各加熱器は、１平方インチ当たり２６．４ワットを生じる。しかしながら、この発明の範囲内で任意の数の加熱器１０４が考えられることを認識されたい。同様に、加熱器１０４の電力要件および形状上の構成をプレスの適用例２０に基づいて変化させることができ、これらはこの発明の範囲内で考えられる。
【００２６】
この発明の現時点で好ましい一実施例における油圧ユニット２６の位置もまた図２に示される。油圧ユニット２６はプレス２０の底後部に配置される。油圧ユニット２６のこの位置により、プレスの加熱された全要素よりも下に作動液のすべてが保たれ、それによって火災を防ぐ。油圧ユニット２６のこの位置は、形成された部品または金型５４の、流体による不本意な急冷も防ぐ。
【００２７】
現時点で好ましい一実施例において、油圧ユニット２６は適切にも、適切な部品形成のために１０トンを越える荷重をもたらし得る。油圧システム上で１００ｐｓｉのエアポンプ（図示せず）を用いる独自のエア／油圧システムが用いられる。２つのエアポンプ（図示せず）が３０トン型油圧シリンダ２４に作動液をポンプ輸送する。プレス２０が荷重下にないときに、５００ｐｓｉの低圧ポンプ（図示せず）がボルスタプレート３２を上下に動かす。３４００ｐｓｉの高圧ポンプ（図示せず）が成形荷重をもたらす。油圧シリンダは、好ましくは定格が３０トンである。エアオーバーハイドロリック式ポンプが当該技術で周知であることを認識されるであろう。そのため、この明細書で論じられているエアオーバーハイドロリック式ポンプの構成および動作の詳細な説明は、この発明を理解するために必要とされない。適切なエアオーバーハイドロリック式ポンプには、スプレーグ（Sprague）から入手可能なＳＰ５４５５が含まれる。特定の適用例に対して所望されるように、他のエアポンプ、エアオーバーハイドロリック式ポンプ、および油圧シリンダを用いてよいことを認識されたい。
【００２８】
図３は、絶縁体４０およびプラテン４８の構成を含む下部プレスユニット３７のより詳細な図を示す。上部プレスユニット３６が下部プレスユニット３６に対する設計と実質的に同じであることを理解されたい。絶縁体４０はプラテン４８を取囲み、プラテン４８から周囲環境への熱の伝達を最小限にする。加えて、プラテン４６および４８を絶縁体で取囲むことにより、プレス２０の周囲の温度を下げて安全性を高める。たとえば、現時点で好ましい一実施例において、プラテン４６および４８は金型５２（図１）を華氏（Fahrenheit）約１３００度に加熱する。しかしながら、プラテン４６を取囲む絶縁体４０は、プレスユニット３６および３７の外側を華氏約１４０度に保つ。その結果、操作者は、嵩高い耐熱性の安全装備を着用する必要がない。
【００２９】
図３に示されたこの発明の別の利点は、プラテン４６および４８の形状である。加熱器プラテン４６および４８は、中に金型５２を載置する空隙４９を形成する。プラテン４６および４８が共に組合されると、金型５２は完全に取囲まれる。したがって、加熱処理中に金型５２が全側面から加熱される。これによって動作中に加熱時間が大いに短縮され、熱損失が減少する。加えて、金型の空隙４９がプレス内に金型５２を自動的にアライメントし、それによって金型５２に対するサイクルタイムを短縮する。
【００３０】
絶縁されたドア５３もまた図３に示される。現時点で好ましい一実施例において、下部プレスユニット３７は、下部プレスユニット３７の中央上面に隣接して配置された１対の絶縁されたドア５３を含む。しかしながら、この発明の範囲内において他の構成が考えられる。たとえば、この発明の範囲内において１つのドア５３またはドアのない構成が考えられる。ドア５３は、閉じられると加熱されたプラテン４６および４８を絶縁する。ドア５３が開くと、金型５２を挿入するか、または取外すためのアクセス地点を設ける。
【００３１】
図４は、金型５２を取上げてそれらをプレス２０内に配置するように特に設計された独自の単一リフトフォーク１１２を有するリフトトラック１０７を示す。トラック１０７はまた、フレーム２２（図１）に取付けられたフレームガイド５６（図１参照）と結合するトラックガイド１１４も含む。フレームガイド５６とトラックガイド１１４とが一斉に作動すると、トラック１０７は前後および左右の適切な位置に配置される。
【００３２】
トラック１０７は、フォーク高さ表示器１１６も含む。表示器１１６は、容認可能な金型の載置および取外しの高さ範囲を基準としたフォーク１１２の高さを視角的に伝達する。操作者は、行なわれている動作、すなわち金型の載置または取外しのいずれかに対する適切な高さの範囲内に後部プレート１１８の上部が収まるまでフォーク１１２を持ち上げる。適切な高さが得られると、トラック１０７はガイド５６および１１４を介してフレーム２２とアライメントされ得る。ガイド５６および１１４の組み合わせと高さ表示器１１６とにより、可能な最短時間で金型５２の適切な設置および取外しが確実となる。
【００３３】
図５は現時点で好ましい電源投入シーケンスおよびプレスの動作上の安全性特徴のフロー図１２０を示す。最初に、ブロック１２２が示すように、プレス２０は電源投入状態となる。この状態で、プレス制御ユニット６０は電力を有しているが、プレス２０は２つの安全条件が満たされるまで作動しない。より具体的に、ブロック１２４は、非常停止スイッチ７２が稼動位置または停止位置のいずれにあるかを評価する。スイッチ７２が停止位置にある場合、ブロック１１０が示すようにプレス２０は稼動しない。反対に、スイッチ７２が稼動位置にある場合、第２の安全条件が表示される。上で論じたように、ブロック１２６は光カーテン１０６が遮られていないかどうかチェックされていることを示す。プレス２０の動作中の任意の時点で光カーテン１０６の光学スクリーンが途切れている場合、ブロック１２９が示すようにプレス２０は作動しない。しかしながら、ブロック１２８が示すように光カーテン１０６がきれいな状態であれば、プレス２０は手動モードまたは自動モードですぐに作動を開始できる。
【００３４】
図６は、ワンタッチの始動および稼動サイクル１１２を示す。上で論じた電源投入サイクル１００が完了した後に、プレス２０が作動する。最初に、ブロック１３０が示すようにプレス２０が開く。ブロック１３４において、操作者は上で論じた方法によってプレス内に部品を載置する。この時点でワンタッチの自動サイクルが開始する。
【００３５】
ブロック１３６において、サイクル開始スイッチ７４（図３）を作動させることによって自動サイクル１３０が開始される。ブロック１３８において、プレス２０は、プレス動作に対してドア５３が開いている等の何らかの障害が示されていないかどうか、プレス２０に取付けられたリミットスイッチ（図示せず）をチェックする。その後、ブロック１４０において、プレス２０は予熱位置まで部分的に閉じる。プレスが予熱位置に到ると、ブロック１４２においてタイマ７０が作動を開始し、部品が予め規定された時間量だけ加熱される。現時点で好ましい一実施例において予熱時間は約４分であり、加熱温度は華氏約１３００度である。しかしながら、この発明の範囲内において任意の長さの時間または任意の加熱温度が考えられることを認識されたい。予熱ステージがブロック１４４で完了してから、プレス２０が閉じて荷重が加えられ始める。
【００３６】
荷重を加えることには、ブロック１４６において予め規定された時間量だけ、形成されている部品に対して予め規定された荷重を加えることが含まれる。現時点で好ましい一実施例では、ブロック１４８において約９分間、加熱された部品に対して約１０トンの荷重が加えられる。しかしながら、この発明の範囲内において任意の長さの時間だけ加えられる任意の荷重の値が考えられることを認識されたい。予め規定された時間量が経過してから、ブロック１５０において警笛または光等の表示器が操作者に通知する。その後、操作者は、停止サイクルスイッチ７６を押すことによってブロック１５２においてサイクルを停止する。操作者がブロック１５４においてプレス開放スイッチ９６を作動させると、プレス２０はブロック１５６において部品載置位置まで開く。操作者は、形成された部品をブロック１５８において取出し、それによってこのサイクルは完了する。
【００３７】
図７は、プレス２０の現時点で好ましい手動制御のフロー図を示す。上で論じた自動サイクルモード１３０でプレス２０を作動させる利点は多くあるが、時として手動のプレス動作が望ましい場合がある。したがって、この発明には３つの手動制御モード１６０が含まれる。手動制御モード１６０は、開放モード１６２、閉鎖モード１６４、および金型取外しモード１６６を含む。上で論じたように、プレス２０の任意の動作が生じ得る前に、電源投入シーケンス１２０が稼動可能条件を満たさなければならない。稼動可能条件が満たされると、さまざまな手動モード１６０を使用できる。
【００３８】
手動動作は極めて単純である。プレス２０を手動で開くために、操作者はブロック１６８においてプレス開放スイッチ９６を作動させる。開放スイッチ９６が作動すると、プレス２０はブロック１７２において部品載置位置まで開く。同様の態様で、プレスを手動で閉じるために、操作者はブロック１７４においてプレス閉鎖スイッチ９４を作動させ、プレスはブロック１７６において閉じる。操作者は、ブロック１７８において金型取外しスイッチ９８を作動させることによって金型５２を手動で交換できる。金型取外しスイッチ９８が作動すると、プレス２０は、ブロック１８０において取外し移動経路に何もないことを示しているかどうか、さまざまなリミットスイッチ（図示せず）をチェックする。移動経路に何もない場合、プレス２０はブロック１８２において金型取外し位置まで開き、そこで金型はピン４４上で十分に支持される。
【００３９】
上で述べたようにこの発明の好ましい実施例を図示して説明してきたが、この発明の精神および範囲から逸脱することなく多くの変更が行なわれ得る。したがって、この発明の範囲は好ましい実施例の開示によって限定されない。むしろ、この発明は前掲の請求項を参照することによって完全に規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明に従ったホットプレスの正面図である。
【図２】図１のホットプレスの側面図である。
【図３】プレスユニットの断面図である。
【図４】リフトトラックの等角図である。
【図５】電源投入シーケンスのフロー図である。
【図６】自動プレス動作のフロー図である。
【図７】手動プレス動作のフロー図である。
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、一般にホットプレスに関し、より特定的にシングルユニットの可搬ホットプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
金属部品を形成するための技術において、多くの製法が公知である。これらの製法には、特に、フライス加工、スタンピング、およびプレス加工が含まれる。金属部品を形成するために、他の成形製法よりもホットプレスの使用が好まれることが多い。しかしながら、現在のホットプレスの設計およびそれらから結果的に得られる成形製法は、効率がかなり悪い。加えて、現在のホットプレス技術は、プレスの操作者およびプレス設備に対して安全上の問題を生じる。
【０００３】
典型的なホットプレスは、大きなマルチユニット機械である。各機械は、プレスユニットと、制御ユニットと、油圧ユニットとを含む。各ユニットは、一般に独立型ユニットであり、ユニット間に最低限の相互接続を有する。その結果、各機械は作業場のかなりの容積を占める。さらに、各機械が一般に占める空間の容積は、生産される部品の大きさを何桁も上回る。加えて、この機械を動かすには、各ユニットの接続を他のユニットから断って各ユニットを別個に動かしてから、再接続しなければならない。したがって、現在のホットプレスは空間の利用効率が悪いだけでなく、再配置するために過大な時間および労力を要する。
【０００４】
熱効率の悪さが現在のホットプレスの別の欠点である。熱効率の悪さは、いくつかの原因から生じる。プレスが一般に用いる、加熱されたプラテンは、適切に絶縁されていないうえに金型の１つの面しか加熱しない。また、プラテン周囲が絶縁されていないために過大な熱損失が生じ、これにより、金型温度を達成して維持するためのエネルギがさらに必要となる。単一加熱点の設計により、金型全体に所望の熱的平衡を達成するための時間がさらに必要となる。加えて、現在のホットプレスは大きなアクセス扉を含み、このアクセス扉を開いて、形成されるべき部品の挿入または取出しを行なわなければならない。大きな扉を開く度に、これらのドアは大量の熱損失を生じる。この問題は一層大きくなる。なぜなら、これらの同じプレスが金型の載置中にプレス内で金型をアライメントする構造を有していないため、部品および金型を載置する過程の間、ドアを過大な長さの時間開けたままにしておかなければならないためである。その結果、部品および金型をプレス内に手動で配置している間にかなりの時間が費やされ、したがって熱エネルギが損失する。
【０００５】
現在のホットプレスの設計は、多数の安全上の問題を生じる。加熱されているプラテンの周囲が適切に絶縁されていないため、かなりの量の対流熱が放射されてしまう。その結果、操作者は耐熱性の相当量の安全服および装備を着用しなければならない。この安全装備は一般に着心地が悪く、着用しにくい。さらに、この装備の着用しにくい特性が、操作者の動作を妨げることによって潜在的にさらに別の危険を生じる。
【０００６】
標準的なホットプレスは下方に方向付けられたプレス動作を用い、この動作が別の安全上の問題を生じる。下方に方向付けられたプレス動作は、加熱されたプラテンの上に油圧ユニットの要素がくることを要する。したがって、油圧ユニットから作動液の漏れたものが加熱されたプラテンに接触して火災の危険性を生じ得る。
【０００７】
したがって、空間を効率よく使用し、完璧で効率がよく、当該技術で公知の現在のホットプレスが引き起こす安全上の問題を克服するホットプレスに対し、当該技術では静かな必要性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明の概要
この発明は、空間を効率よく使用し、熱効率がよく、公知のホットプレスに関連する安全上の問題を克服するホットプレスである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、可搬の小型ホットプレスである。このホットプレスは、プレスユニットが取付けられたフレームを含む。プレスユニットは、頂部プレート、ボルスタプレート、および底部プレートを有する。頂部プレートに上部プレスユニットが取付けられ、ボルスタプレートに下部プレスユニットが取付けられる。下部プレスユニットは、プレスが閉鎖位置にあるときに上部プレスユニットと接触するように構成される。このプレスは、フレームに取付けられた制御ユニットをさらに含む。制御ユニットは、プレス動作を手動または自動で制御するように構成される。加えて、プレスはフレームに取付けられた油圧ユニットを含み、プレス動作の運動を促進するように構成される。
【００１０】
この発明の別の局面は、小型ホットプレスを作動させる方法である。部品がプレス内に載置される。この部品を予め規定された温度に予熱する。プレスは予熱された後に閉じられ、部品が荷重下に置かれる。この荷重は予め規定された時間維持される。予め規定された時間が経過すると、プレスが開かれて部品が取出される。
【００１１】
以下の図面を参照して、この発明の好ましい実施例および代替的な実施例を以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
発明の詳細な説明
この発明は、金属部品を加熱成形するためのシステムおよび方法を提供する。概要として、および図１を参照して、この発明の現時点で好ましい一実施例は、プレスユニット２８、制御ユニット６０、および油圧ユニット２６（図２参照）を含むホットプレス２０を含む。プレスユニット２８、制御ユニット６０、および油圧ユニット２６は、１つのフレーム２２に支持される。フレーム２２は１対のリフト部３８を含み、プレス２０の全体が１つのまとまったユニットとしてフォークリフトまたは同様の機械を介して運搬されるようにする。プレス２０の特定の詳細を、以下により具体的に説明する。
【００１３】
プレスユニット２８は、３つのプレート３０、３２および３４、ならびに４つの柱５８を備えた四柱式ダンリー（Danly）金型セット内に設けられる。プレスユニット２８は一般に、フレーム２２の下部に取付けられた底部プレート３０と、フレーム２２の上部に取付けられた頂部プレート３４とを含む。底部プレート３０と頂部プレート３４との間に可動のボルスタプレート３２が配置されて、それらに機械的に接続される。油圧ユニット２６（図２参照）の油圧シリンダ２４は上方に作動し、ボルスタプレート３２の中央部に取付けられ、それによってプレス２０の動作中にボルスタプレート３２を上方および下方へと垂直方向に変位させる。
【００１４】
頂部プレート３４およびボルスタプレート３２には、それぞれ上部プレスユニット３６および下部プレスユニット３７が取付けられる。下部プレスユニット３７および実質的に同様の上部プレスユニット３６の各々は、耐荷重セラミックブロック４２を実質的に取囲
む非耐荷重絶縁体４０を含む。現時点で好ましい一実施例において、少なくとも６インチの絶縁体が各プレスユニット３６および３７のセラミックブロック４２を取囲む。しかしながら、この発明の範囲内において他の任意の絶縁体の厚さが考えられ、それを特定の適用例に使用してよいことを認識されたい。上部プラテン４６が上部プレスユニット３６内に挿入されるか、または下部プラテン４８が下部プレスユニット３７内に挿入されると各プラテン４６および４８が対応するブロック４２に接触して、それと同時に絶縁体４０によって実質的に取囲まれるように、絶縁体４０およびセラミックブロック４２が構成される。この態様で、ブロック４２はプレス２０の動作から生じるどのような荷重をも伝え、一方で絶縁体４０はプレス２０の動作範囲全体に亘ってプラテン４６および４８が過大な熱損失を被ることを防ぐ。加えて、ブロック４２が適切にもセラミック材料で構成されており、したがって絶縁要素であることに注目されたい。
【００１５】
上部プラテン４６および下部プラテン４８は、プレス２０が閉鎖位置にあるときに金型５２を完全に取囲むように設計された、実質的に同じ形状の要素である。各プラテン４６および４８は、プラテン内に延びる複数の加熱器用穴５０を含む。各加熱器用穴５０は、以下により詳細に論じるように、加熱器１０４（図２参照）を受けるように設計される。
【００１６】
次に図１および図２を参照すると、プレス２０内で形成されている部品（図示せず）が、金型５２の上部５５と下部５７との間に配置されている。したがって、部品の取出しまたは挿入のために、金型５２の２つの部分５５および５７を分離しなければならない。生産効率を維持するために、金型５２は、金型５２が動作温度にある間に分離しなければならない。金型保持キー５４が金型５２の上部５５を上部プラテン４６に固定し、それによってプレス２２が開いたときに上部５５を持ち上げる。キー５４は上部プレスユニット３６を通って延びる細長い部材を含む。キー５４はＩ字形であり、幾分「犬用の骨」に似ている。キー５４は、操作者が管５９および上部プレスユニット３６の内外にキー５４を摺動させることによって容易に挿入および取外しが行なわれる。したがって、最適な熱効率が維持される。なぜなら、金型５２が部品の交換中に動作温度にあり、さらに、金型５２の各部分５５および５７が、加熱されたそれぞれのプラテン４６および４８と常に接触しているためである。その結果、部品形成のサイクルタイムが大いに短縮される。
【００１７】
この発明に従い、プレス２０は、独自の受動金型載置システムを含む。現時点で好ましい一実施例において、底部プレート３０に４つのピン４４が取付けられる。図１は、金型の載置および取外し位置にあるプレス２０を示す。プレス２０がこの位置にあるとき、または完全に下げられたとき、ボルスタプレート３２、下部プレスユニット３７、および下部プラテン４８を通ってピンが突出し、金型５２に接触する。ピン４４は金型５２を下部プレスユニット３７上の或る高さに維持し、それによって以下に論じるリフトトラックが金型５２を取外せるようにする。この態様で、金型５２全体の交換が、現時点で公知のプレスにおける２０分を越える時間から、５分未満の時間にまで短縮される。
【００１８】
再び図１を参照すると、現時点で好ましい一実施例において、制御ユニット６０は、主に３つの制御部、すなわち処理制御６２、加熱器制御６４、およびラム制御６６を含む。処理制御６２は、さまざまなサイクルタイムを追跡するサイクルタイマ７０を含む。たとえば、予熱時間および荷重をかける時間を以下により詳細に論じる。緊急停止スイッチ７２は、プレス２０の安全装備である。停止スイッチ７２が作動すると、プレス２０は作動しないか、または作動を停止する。また、処理制御６２ユニットには、自動サイクル開始スイッチ７４およびサイクル停止７６スイッチが含まれる。スイッチ７４および７６は、自動化されたプレス２０に対してワンタッチのサイクル開始／停止をもたらす。最後に、工具温度チャート記録計６８および記録計作動器７８が共に結合されて、プレス２０の作動中における工具または部品の温度を追跡して記録する。温度チャート記録計６８はプレスユニット３６および３７に取付けられた熱電対に接続され、部品形成動作の全体に亘っ
て工具の温度を記録するためにグラフを提供する。
【００１９】
加熱器制御６４は、プラテン４６および４８を加熱するために用いられる加熱器１０４を作動させる。加熱器制御６４は、電力を加熱器１０４に供給する加熱器電源スイッチ８８を含む。加えて、加熱器制御は、上部プラテン加熱器制御８０および下部プラテン加熱器制御８４を含み、これらの両方は、それぞれのプラテン４６および４８の温度を変化させるために用いられる。最後に、加熱器制御６４は、上部プラテン４６および下部プラテン４８の両方に対する別個のアラーム表示器を含む。上部プラテンアラーム８２および下部プラテンアラーム８６は、プラテン４６および４８の一方または両方が加熱上の問題を抱えた場合、操作者に通知する。
【００２０】
ラム制御６６は、プレス２０に対する手動制御を含む。手動プレス開放スイッチ９４、プレス閉鎖スイッチ９６、および金型取外しスイッチ９８が設けられる。これらのスイッチにより、操作者は手動によるプレス２０の開閉を完全にまたは部分的に行なうことができる。また、荷重表示器９０および荷重調節制御９２が設けられて、金型５２に加えられる荷重を監視して調節する。
【００２１】
プレス２０のさらに別の安全装備は、プレス２０の前部および後部を被覆する光カーテン１０６である。光カーテン１０６は、プレスの選択された部分、たとえばプレス２０の前部または後部全体に光線、またはカーテンを投射する。たとえば手または操作者の体の他の任意の部分によって光線が途切れるか、または遮られると、プレスの動作は停止する。この態様で、操作者はプレスによる突発的な怪我から防護される。同様に、プレス２０は、プレス２０の動作範囲に侵入する異物による損傷から防護される。加えて、プレス２０の側面は、適切な材料、たとえば金網（図示せず）で好ましくは被覆され、プレス２０の側面に同様の防護を設ける。
【００２２】
図２は、ホットプレス２０の現時点で好ましい一実施例の側面図である。プレス２０が閉鎖位置にあることが観察される。この位置において金型５２が加熱され、荷重下に置かれる。上部プラテン４６および下部プラテン４８が金型５２を完全に取囲み、それによって金型５２を全側面から加熱する。バルブシール１０２が噛合って、上部プレスユニット３６と下部プレスユニット３７との間の熱損失を防ぐ。
【００２３】
迅速に交換可能な複数の加熱器１０４がプレス２０の後部に隣接する。各加熱器１０４は、電気的に制御される別個のユニットであり、プレスユニットの後部の小さな開口部（図示せず）を通ってプラテン４６および４８の加熱器用穴５０内に入るように設計される。開口部は、プレス２０内への加熱器のアクセスをもたらすことに加え、各加熱器１０４が作動しているかどうかを操作者が瞬時に映像確認できるようにもする。より具体的に、この発明の一実施例では、加熱器１０４が動作温度で作動しているとき、加熱器１０４の高温部を橙色の赤熱光が取り囲んでいるのを見ることができる。加熱器が適切に機能しているかどうかを確認するために、操作者は開口部の軸方向に下方を観察して赤熱光を探すだけでよい。この発明のこの局面は、加熱器１０４の完全性に関し、実際に瞬時のフィードバックをもたらす。１つ以上の加熱器１０４が適切に機能していない場合、プレス２０内で所望の熱的平衡を得ることが一層難しくなり、それによって処理時間が増大し、および／または部品の完全性に悪影響を及ぼす。
【００２４】
各加熱器１０４の位置は、プレス２０の外部に取付けられた単純なブラケット（図示せず）によってプレス２０内に維持される。したがって、各加熱器１０４を取外すか、または挿入するために、操作者はブラケットから加熱器１０４を外して、その加熱器１０４をプレス２０からまたはプレス２０内に摺動させるだけでよい。加熱器１０４の取外しまたは挿入によってプレス２０を開く必要がなく、またはどのような絶縁材料をも移動させる
必要がない。したがって、加熱器１０４の交換または検査中にホットプレス２０の熱の完全性が損なわれない。プレスが高温の間に加熱器１０４を交換できる。
【００２５】
現時点で好ましい一実施例において、加熱システムは適切にも、全部で１２個の加熱器１０４に関し、上部プラテン４６および下部プラテン４８の各々に６個の加熱器１０４を含む。加熱器１０４は適切にも、１２０ボルトのＡＣ電力で作動する。加熱器１０４は適切にも１．６７ｋＷの出力をもたらす。各加熱器１０は適切にも、直径が０．９３５インチであって加熱時の長さが２１．５インチである。したがって、各加熱器は、１平方インチ当たり２６．４ワットを生じる。しかしながら、この発明の範囲内で任意の数の加熱器１０４が考えられることを認識されたい。同様に、加熱器１０４の電力要件および形状上の構成をプレスの適用例２０に基づいて変化させることができ、これらはこの発明の範囲内で考えられる。
【００２６】
この発明の現時点で好ましい一実施例における油圧ユニット２６の位置もまた図２に示される。油圧ユニット２６はプレス２０の底後部に配置される。油圧ユニット２６のこの位置により、プレスの加熱された全要素よりも下に作動液のすべてが保たれ、それによって火災を防ぐ。油圧ユニット２６のこの位置は、形成された部品または金型５４の、流体による不本意な急冷も防ぐ。
【００２７】
現時点で好ましい一実施例において、油圧ユニット２６は適切にも、適切な部品形成のために１０トンを越える荷重をもたらし得る。油圧システム上で１００ｐｓｉのエアポンプ（図示せず）を用いる独自のエア／油圧システムが用いられる。２つのエアポンプ（図示せず）が３０トン型油圧シリンダ２４に作動液をポンプ輸送する。プレス２０が荷重下にないときに、５００ｐｓｉの低圧ポンプ（図示せず）がボルスタプレート３２を上下に動かす。３４００ｐｓｉの高圧ポンプ（図示せず）が成形荷重をもたらす。油圧シリンダは、好ましくは定格が３０トンである。エアオーバーハイドロリック式ポンプが当該技術で周知であることを認識されるであろう。そのため、この明細書で論じられているエアオーバーハイドロリック式ポンプの構成および動作の詳細な説明は、この発明を理解するために必要とされない。適切なエアオーバーハイドロリック式ポンプには、スプレーグ（Sprague）から入手可能なＳＰ５４５５が含まれる。特定の適用例に対して所望されるように、他のエアポンプ、エアオーバーハイドロリック式ポンプ、および油圧シリンダを用いてよいことを認識されたい。
【００２８】
図３は、絶縁体４０およびプラテン４８の構成を含む下部プレスユニット３７のより詳細な図を示す。上部プレスユニット３６が下部プレスユニット３６に対する設計と実質的に同じであることを理解されたい。絶縁体４０はプラテン４８を取囲み、プラテン４８から周囲環境への熱の伝達を最小限にする。加えて、プラテン４６および４８を絶縁体で取囲むことにより、プレス２０の周囲の温度を下げて安全性を高める。たとえば、現時点で好ましい一実施例において、プラテン４６および４８は金型５２（図１）を華氏（Fahrenheit）約１３００度に加熱する。しかしながら、プラテン４６を取囲む絶縁体４０は、プレスユニット３６および３７の外側を華氏約１４０度に保つ。その結果、操作者は、嵩高い耐熱性の安全装備を着用する必要がない。
【００２９】
図３に示されたこの発明の別の利点は、プラテン４６および４８の形状である。加熱器プラテン４６および４８は、中に金型５２を載置する空隙４９を形成する。プラテン４６および４８が共に組合されると、金型５２は完全に取囲まれる。したがって、加熱処理中に金型５２が全側面から加熱される。これによって動作中に加熱時間が大いに短縮され、熱損失が減少する。加えて、金型の空隙４９がプレス内に金型５２を自動的にアライメントし、それによって金型５２に対するサイクルタイムを短縮する。
【００３０】
絶縁されたドア５３もまた図３に示される。現時点で好ましい一実施例において、下部プレスユニット３７は、下部プレスユニット３７の中央上面に隣接して配置された１対の絶縁されたドア５３を含む。しかしながら、この発明の範囲内において他の構成が考えられる。たとえば、この発明の範囲内において１つのドア５３またはドアのない構成が考えられる。ドア５３は、閉じられると加熱されたプラテン４６および４８を絶縁する。ドア５３が開くと、金型５２を挿入するか、または取外すためのアクセス地点を設ける。
【００３１】
図４は、金型５２を取上げてそれらをプレス２０内に配置するように特に設計された独自の単一リフトフォーク１１２を有するリフトトラック１０７を示す。トラック１０７はまた、フレーム２２（図１）に取付けられたフレームガイド５６（図１参照）と結合するトラックガイド１１４も含む。フレームガイド５６とトラックガイド１１４とが一斉に作動すると、トラック１０７は前後および左右の適切な位置に配置される。
【００３２】
トラック１０７は、フォーク高さ表示器１１６も含む。表示器１１６は、容認可能な金型の載置および取外しの高さ範囲を基準としたフォーク１１２の高さを視角的に伝達する。操作者は、行なわれている動作、すなわち金型の載置または取外しのいずれかに対する適切な高さの範囲内に後部プレート１１８の上部が収まるまでフォーク１１２を持ち上げる。適切な高さが得られると、トラック１０７はガイド５６および１１４を介してフレーム２２とアライメントされ得る。ガイド５６および１１４の組み合わせと高さ表示器１１６とにより、可能な最短時間で金型５２の適切な設置および取外しが確実となる。
【００３３】
図５は現時点で好ましい電源投入シーケンスおよびプレスの動作上の安全性特徴のフロー図１２０を示す。最初に、ブロック１２２が示すように、プレス２０は電源投入状態となる。この状態で、プレス制御ユニット６０は電力を有しているが、プレス２０は２つの安全条件が満たされるまで作動しない。より具体的に、ブロック１２４は、非常停止スイッチ７２が稼動位置または停止位置のいずれにあるかを評価する。スイッチ７２が停止位置にある場合、ブロック１１０が示すようにプレス２０は稼動しない。反対に、スイッチ７２が稼動位置にある場合、第２の安全条件が表示される。上で論じたように、ブロック１２６は光カーテン１０６が遮られていないかどうかチェックされていることを示す。プレス２０の動作中の任意の時点で光カーテン１０６の光学スクリーンが途切れている場合、ブロック１２９が示すようにプレス２０は作動しない。しかしながら、ブロック１２８が示すように光カーテン１０６がきれいな状態であれば、プレス２０は手動モードまたは自動モードですぐに作動を開始できる。
【００３４】
図６は、ワンタッチの始動および稼動サイクル１１２を示す。上で論じた電源投入サイクル１００が完了した後に、プレス２０が作動する。最初に、ブロック１３０が示すようにプレス２０が開く。ブロック１３４において、操作者は上で論じた方法によってプレス内に部品を載置する。この時点でワンタッチの自動サイクルが開始する。
【００３５】
ブロック１３６において、サイクル開始スイッチ７４（図３）を作動させることによって自動サイクル１３０が開始される。ブロック１３８において、プレス２０は、プレス動作に対してドア５３が開いている等の何らかの障害が示されていないかどうか、プレス２０に取付けられたリミットスイッチ（図示せず）をチェックする。その後、ブロック１４０において、プレス２０は予熱位置まで部分的に閉じる。プレスが予熱位置に到ると、ブロック１４２においてタイマ７０が作動を開始し、部品が予め規定された時間量だけ加熱される。現時点で好ましい一実施例において予熱時間は約４分であり、加熱温度は華氏約１３００度である。しかしながら、この発明の範囲内において任意の長さの時間または任意の加熱温度が考えられることを認識されたい。予熱ステージがブロック１４４で完了してから、プレス２０が閉じて荷重が加えられ始める。
【００３６】
荷重を加えることには、ブロック１４６において予め規定された時間量だけ、形成されている部品に対して予め規定された荷重を加えることが含まれる。現時点で好ましい一実施例では、ブロック１４８において約９分間、加熱された部品に対して約１０トンの荷重が加えられる。しかしながら、この発明の範囲内において任意の長さの時間だけ加えられる任意の荷重の値が考えられることを認識されたい。予め規定された時間量が経過してから、ブロック１５０において警笛または光等の表示器が操作者に通知する。その後、操作者は、停止サイクルスイッチ７６を押すことによってブロック１５２においてサイクルを停止する。操作者がブロック１５４においてプレス開放スイッチ９６を作動させると、プレス２０はブロック１５６において部品載置位置まで開く。操作者は、形成された部品をブロック１５８において取出し、それによってこのサイクルは完了する。
【００３７】
図７は、プレス２０の現時点で好ましい手動制御のフロー図を示す。上で論じた自動サイクルモード１３０でプレス２０を作動させる利点は多くあるが、時として手動のプレス動作が望ましい場合がある。したがって、この発明には３つの手動制御モード１６０が含まれる。手動制御モード１６０は、開放モード１６２、閉鎖モード１６４、および金型取外しモード１６６を含む。上で論じたように、プレス２０の任意の動作が生じ得る前に、電源投入シーケンス１２０が稼動可能条件を満たさなければならない。稼動可能条件が満たされると、さまざまな手動モード１６０を使用できる。
【００３８】
手動動作は極めて単純である。プレス２０を手動で開くために、操作者はブロック１６８においてプレス開放スイッチ９６を作動させる。開放スイッチ９６が作動すると、プレス２０はブロック１７２において部品載置位置まで開く。同様の態様で、プレスを手動で閉じるために、操作者はブロック１７４においてプレス閉鎖スイッチ９４を作動させ、プレスはブロック１７６において閉じる。操作者は、ブロック１７８において金型取外しスイッチ９８を作動させることによって金型５２を手動で交換できる。金型取外しスイッチ９８が作動すると、プレス２０は、ブロック１８０において取外し移動経路に何もないことを示しているかどうか、さまざまなリミットスイッチ（図示せず）をチェックする。移動経路に何もない場合、プレス２０はブロック１８２において金型取外し位置まで開き、そこで金型はピン４４上で十分に支持される。
【００３９】
上で述べたようにこの発明の好ましい実施例を図示して説明してきたが、この発明の精神および範囲から逸脱することなく多くの変更が行なわれ得る。したがって、この発明の範囲は好ましい実施例の開示によって限定されない。むしろ、この発明は前掲の請求項を参照することによって完全に規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明に従ったホットプレスの正面図である。
【図２】図１のホットプレスの側面図である。
【図３】プレスユニットの断面図である。
【図４】リフトトラックの等角図である。
【図５】電源投入シーケンスのフロー図である。
【図６】自動プレス動作のフロー図である。
【図７】手動プレス動作のフロー図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型ホットプレスであって、
フレームと、
前記フレームに取付けられたプレスユニットとを含み、前記プレスユニットは、前記プレスユニットの上方に頂部プレートと、前記プレスユニットの下方に底部プレートと、前記頂部プレートおよびボルスタプレートの間にボルスタプレートとを有し、前記プレスユニットは前記頂部プレートに取付けられた上部プレスユニットを有し、前記上部プレスユニットは上部プラテンを受けるように構成され、前記プレスユニットは前記ボルスタプレートに取付けられた下部プレスユニットを有し、前記下部プレスユニットは下部プラテンを受けるように構成され、前記上部プラテンと前記下部プラテンとが共に組合されて前記上部プラテンと前記下部プラテンとの間に空隙を形成するように前記プレスが閉じられたときに、前記下部プレスユニットは前記上部プレスユニットに接触するように構成され、前記空隙は中に金型を受けるように構成され、さらに、
前記フレームに取付けられた加熱ユニットを含み、前記加熱ユニットは、前記上部プラテンおよび前記下部プラテンを加熱するように構成され、さらに、
前記フレームに取付けられて前記プレスユニットおよび制御ユニットに取付けられた油圧ユニットを含み、前記油圧ユニットは、前記金型の載置または取外しが容易になるように前記上部プレートおよび前記下部プレートに対して前記ボルスタプレートを動かすように構成され、さらに、
前記フレームに取付けられた制御ユニットを含み、前記制御ユニットは、前記加熱ユニットおよび前記油圧ユニットを制御するように構成され、さらに、
前記底部プレートに取付けられた複数のピンを含み、前記ピンは、前記プレスが金型取外し位置にあるときに前記下部プレスユニットから前記金型を分離するように構成される、小型ホットプレス。
【請求項２】
前記上部プレスユニットは、前記上部プラテンに隣接して第１のセラミックブロックをさらに含み、前記下部プレスユニットは、前記下部プラテンに隣接して第２のセラミックブロックをさらに含み、前記第１のセラミックブロックおよび前記第２のセラミックブロックは荷重伝達部材である、請求項１に記載のプレス。
【請求項３】
前記上部プレスユニットおよび前記下部プレスユニットは、それぞれ前記上部プラテンおよび前記下部プラテンを取囲む絶縁体をさらに含む、請求項２に記載のプレス。
【請求項４】
前記上部プレスユニットおよび前記下部プレスユニットを取囲む前記絶縁体は、それぞれ前記第１のセラミックブロックおよび前記第２のセラミックブロックを取囲む、請求項３に記載のプレス。
【請求項５】
前記上部プレスユニットと前記下部プレスユニットとの間に配置されたバルブシールをさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項６】
前記上部プラテンを上部金型部に接続するように構成される着脱可能な金型キーをさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項７】
前記プレスを金型載置トラックとアライメントして前記金型の載置および取外しを容易にするために前記フレームに取付けられたローダガイドをさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項８】
前記制御ユニットは、前記金型の温度を監視するように配置された工具温度チャート記録計をさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項９】
光カーテンが遮られた場合にプレス機能を停止するように配置された前記制御ユニットと通信する少なくとも１つの光カーテンをさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項１０】
前記プレスは、前記金型および前記金型に取付けられた工具を予め規定された温度にする予熱ステージを含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項１１】
前記ピンは、前記底部プレートの中心周辺に等しく間隔を空けて配置された４つのピンをさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項１２】
前記油圧ユニットは、上方に作動する油圧プレスである、請求項１に記載のプレス。
【請求項１３】
前記加熱ユニットは、華氏約１３００度以上に前記金型を加熱することができる、請求項１に記載のプレス。
【請求項１４】
前記油圧ユニットは、前記金型に圧縮荷重を与えることができる、請求項１に記載のプレス。
【請求項１５】
小型ホットプレスを作動させる方法であって、
プレス内に部品を載置するステップと、
前記部品を予め規定された温度にするために第１の予め規定された長さの時間だけ前記部品を予熱するステップと、
前記部品を圧縮下に置くために前記プレスを閉じるステップと、
第２の予め規定された長さの時間だけ前記部品に対する圧縮を維持するステップと、
前記部品に対する前記圧縮を逃がすために前記プレスを開くステップと、
前記部品が依然として前記予め規定された温度にある間に前記プレスから前記部品を取外すステップとを含む、方法。
【請求項１６】
前記部品は実質的に華氏１３００度の温度に予熱される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記プレスは前記部品に実質的に１０トンの圧縮力をかける、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記圧縮は実質的に９分間維持される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記部品が圧縮下にある間、前記部品の温度を記録するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
ホットプレスの金型交換用リフトトラックであって、
前記トラックをホットプレスとアライメントするように構成された１対のトラックガイドと、
金型を上下させるように構成された単一リフトフォークと、
前記単一リフトフォークの動作に動力を与えるための油圧ユニットと、
前記リフトフォークが載置高さまたは取外し高さにあるときを示すように構成された少なくとも１つの高さ表示器とを含む、ホットプレスの金型交換用リフトトラック。
【請求項１】
小型ホットプレスであって、
フレームと、
前記フレームに取付けられたプレスユニットとを含み、前記プレスユニットは、前記プレスユニットの上方に頂部プレートと、前記プレスユニットの下方に底部プレートと、前記頂部プレートおよびボルスタプレートの間にボルスタプレートとを有し、前記プレスユニットは前記頂部プレートに取付けられた上部プレスユニットを有し、前記上部プレスユニットは上部プラテンを受けるように構成され、前記プレスユニットは前記ボルスタプレートに取付けられた下部プレスユニットを有し、前記下部プレスユニットは下部プラテンを受けるように構成され、前記上部プラテンと前記下部プラテンとが共に組合されて前記上部プラテンと前記下部プラテンとの間に空隙を形成するように前記プレスが閉じられたときに、前記下部プレスユニットは前記上部プレスユニットに接触するように構成され、前記空隙は中に金型を受けるように構成され、さらに、
前記フレームに取付けられた加熱ユニットを含み、前記加熱ユニットは、前記上部プラテンおよび前記下部プラテンを加熱するように構成され、さらに、
前記フレームに取付けられて前記プレスユニットおよび制御ユニットに取付けられた油圧ユニットを含み、前記油圧ユニットは、前記金型の載置または取外しが容易になるように前記上部プレートおよび前記下部プレートに対して前記ボルスタプレートを動かすように構成され、さらに、
前記フレームに取付けられた制御ユニットを含み、前記制御ユニットは、前記加熱ユニットおよび前記油圧ユニットを制御するように構成され、さらに、
前記底部プレートに取付けられた複数のピンを含み、前記ピンは、前記プレスが金型取外し位置にあるときに前記下部プレスユニットから前記金型を分離するように構成される、小型ホットプレス。
【請求項２】
前記上部プレスユニットは、前記上部プラテンに隣接して第１のセラミックブロックをさらに含み、前記下部プレスユニットは、前記下部プラテンに隣接して第２のセラミックブロックをさらに含み、前記第１のセラミックブロックおよび前記第２のセラミックブロックは荷重伝達部材である、請求項１に記載のプレス。
【請求項３】
前記上部プレスユニットおよび前記下部プレスユニットは、それぞれ前記上部プラテンおよび前記下部プラテンを取囲む絶縁体をさらに含む、請求項２に記載のプレス。
【請求項４】
前記上部プレスユニットおよび前記下部プレスユニットを取囲む前記絶縁体は、それぞれ前記第１のセラミックブロックおよび前記第２のセラミックブロックを取囲む、請求項３に記載のプレス。
【請求項５】
前記上部プレスユニットと前記下部プレスユニットとの間に配置されたバルブシールをさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項６】
前記上部プラテンを上部金型部に接続するように構成される着脱可能な金型キーをさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項７】
前記プレスを金型載置トラックとアライメントして前記金型の載置および取外しを容易にするために前記フレームに取付けられたローダガイドをさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項８】
前記制御ユニットは、前記金型の温度を監視するように配置された工具温度チャート記録計をさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項９】
光カーテンが遮られた場合にプレス機能を停止するように配置された前記制御ユニットと通信する少なくとも１つの光カーテンをさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項１０】
前記プレスは、前記金型および前記金型に取付けられた工具を予め規定された温度にする予熱ステージを含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項１１】
前記ピンは、前記底部プレートの中心周辺に等しく間隔を空けて配置された４つのピンをさらに含む、請求項１に記載のプレス。
【請求項１２】
前記油圧ユニットは、上方に作動する油圧プレスである、請求項１に記載のプレス。
【請求項１３】
前記加熱ユニットは、華氏約１３００度以上に前記金型を加熱することができる、請求項１に記載のプレス。
【請求項１４】
前記油圧ユニットは、前記金型に圧縮荷重を与えることができる、請求項１に記載のプレス。
【請求項１５】
小型ホットプレスを作動させる方法であって、
プレス内に部品を載置するステップと、
前記部品を予め規定された温度にするために第１の予め規定された長さの時間だけ前記部品を予熱するステップと、
前記部品を圧縮下に置くために前記プレスを閉じるステップと、
第２の予め規定された長さの時間だけ前記部品に対する圧縮を維持するステップと、
前記部品に対する前記圧縮を逃がすために前記プレスを開くステップと、
前記部品が依然として前記予め規定された温度にある間に前記プレスから前記部品を取外すステップとを含む、方法。
【請求項１６】
前記部品は実質的に華氏１３００度の温度に予熱される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記プレスは前記部品に実質的に１０トンの圧縮力をかける、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記圧縮は実質的に９分間維持される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記部品が圧縮下にある間、前記部品の温度を記録するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
ホットプレスの金型交換用リフトトラックであって、
前記トラックをホットプレスとアライメントするように構成された１対のトラックガイドと、
金型を上下させるように構成された単一リフトフォークと、
前記単一リフトフォークの動作に動力を与えるための油圧ユニットと、
前記リフトフォークが載置高さまたは取外し高さにあるときを示すように構成された少なくとも１つの高さ表示器とを含む、ホットプレスの金型交換用リフトトラック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−３０１２４（Ｐ２００８−３０１２４Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−２７２８７７（Ｐ２００７−２７２８７７）
【出願日】平成１９年１０月１９日（２００７．１０．１９）
【分割の表示】特願２００３−５３９９２７（Ｐ２００３−５３９９２７）の分割
【原出願日】平成１４年１０月２９日（２００２．１０．２９）
【出願人】（５９１００９０３７）ザ・ボーイング・カンパニー (15)
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＢＯＥＩＮＧ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７２８７７（Ｐ２００７−２７２８７７）
【出願日】平成１９年１０月１９日（２００７．１０．１９）
【分割の表示】特願２００３−５３９９２７（Ｐ２００３−５３９９２７）の分割
【原出願日】平成１４年１０月２９日（２００２．１０．２９）
【出願人】（５９１００９０３７）ザ・ボーイング・カンパニー (15)
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＢＯＥＩＮＧ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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