連続プレス装置
【課題】成型時に被加工物に欠陥を発生させずに長尺状の製品を製造可能な連続プレス装置。
【解決手段】下面が平坦に形成された上部熱盤と、上部熱盤の下面と対向するよう設けられ、上面が平坦に形成された下部熱盤を有し、上部及び下部熱盤には、第１の領域と、第１の領域から熱盤の面方向に離れている第２の領域とが定められており、両熱盤の第１の領域に隣接する部分を第１の温度に加熱する第１の加熱手段と、第２の領域に隣接する部分を第１の温度より高い第２の温度に加熱する第２の加熱手段と、上部及び下部熱盤の少なくとも一方を駆動して両熱盤間に配置された被加工物を押圧する押圧手段と、第１の領域から該第２の領域に向う搬送方向に、両熱盤によって熱圧締される被加工物を搬送する、被加工物搬送手段と、を有する。
【解決手段】下面が平坦に形成された上部熱盤と、上部熱盤の下面と対向するよう設けられ、上面が平坦に形成された下部熱盤を有し、上部及び下部熱盤には、第１の領域と、第１の領域から熱盤の面方向に離れている第２の領域とが定められており、両熱盤の第１の領域に隣接する部分を第１の温度に加熱する第１の加熱手段と、第２の領域に隣接する部分を第１の温度より高い第２の温度に加熱する第２の加熱手段と、上部及び下部熱盤の少なくとも一方を駆動して両熱盤間に配置された被加工物を押圧する押圧手段と、第１の領域から該第２の領域に向う搬送方向に、両熱盤によって熱圧締される被加工物を搬送する、被加工物搬送手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリプレグなどのシート状の材料を熱圧締し、同一断面形状の被加工物を連続成形する、連続プレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリプレグを積層した構造材料、特に炭素繊維をプリプレグの補強材として使用するものは、軽量かつ比剛性、比強度が高く、航空宇宙用途（例えば航空機の尾翼などを補強するビーム）などに利用されている。特に、航空宇宙用途においては、長さ方向の寸法が数１０メートルに達する同一断面形状のものが利用される。このような部材（被加工物）を成形するために、特許文献１に記載のもののような間欠プレス装置が利用されている。
【特許文献１】特開昭６１−２４２８１６
【０００３】
特許文献１に記載の間欠プレス装置は、周期的に開閉するよう制御された熱盤対と、被加工物を送る搬送手段とを有する。すなわち、熱盤対が開いている時に成型前の被加工物を所定量熱盤対の間に送る。次いで、熱盤対が閉じ、被加工物のうち熱盤対の間にある部分が熱圧締される。続いて、熱盤対が開き、成型後の被加工物が熱盤対から送り出されると共に、成型前の被加工物が熱盤対の間に送り込まれる。このプロセスを継続して行うことによって、同一断面形状の長尺状の部材が成型される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような間欠プレス装置においては、以下のような課題があった。第１に、熱可塑性樹脂であれば加熱・成型・冷却、熱硬化性樹脂であれば加熱・成型・熱硬化の全てのプロセスを一対の熱盤対にて行う必要があるため、被加工物が常温・常圧から急激に加熱・加圧される。このため、プリプレグが局所的にガラス転移温度まで急激に加熱され、流動する。そして、これによって、成型後の被加工物に、繊維の乱れや樹脂流れの跡、ボイドの発生による白化、樹脂流れによる厚みむら、などの欠陥が発生する可能性がある。第２に、熱盤の端部においては、被加工物の成型前の部分と成型中の部分物との間に厚み方向の段差が発生し、製品の強度に影響を与える。すなわち、この段差も一種の欠陥といえる。
【０００５】
このような欠陥の発生を防止するため、特許文献１に記載の構成においては、熱盤に厚み方向の傾斜若しくは段差を付け、前段部の熱盤間隔を後段部のものよりも大きくしている。被加工物は、まず前段部でその形状が整えられ、次いで後段部にて熱圧締が行われる。前段部においては、熱盤間隔を大きくとっているため、樹脂の流動が起こりにくくなっている。
【０００６】
しかしながら、この方式においても、熱盤は被加工物のガラス転位温度よりも充分に高い温度に加熱されているため、樹脂の流動を完全には防止出来ない。また、熱盤に段差を設けている場合は、成型後の被加工物に段差が発生する可能性がある。
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、成型時に被加工物に欠陥を発生させずに長尺の製品を製造可能な連続プレス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の連続プレス装置は、下面が平坦に形成された上部熱盤と、上部熱盤の下面と対向するよう設けられ、上面が平坦に形成された下部熱盤を有し、上部及び下部熱盤には、夫々第１の領域と第１の領域から熱盤の面方向に離れている第２の領域とが定められており、両熱盤の第１の領域を第１の温度に加熱する第１の加熱手段と、両熱盤の第２の領域を第１の温度より高い第２の温度に加熱する第２の加熱手段と、上部及び下部熱盤の少なくとも一方を駆動して両熱盤間に配置された被加工物を押圧する押圧手段と、第１の領域から該第２の領域に向う搬送方向に、両熱盤によって熱圧締される被加工物を搬送する、被加工物搬送手段と、を有する。
【０００９】
このような構成とすると、第１の領域では低温でプレスされて被加工物の形状が整えられ、次いで被加工物が第２の領域に搬送されて高温で熱圧締される。従って、被加工物の急激な加熱に起因する欠陥を防止することができる。また、本発明においては、被加工物と当接する面が平坦に形成された一対の熱盤にて被加工物の形状を整え、且つ熱圧締を行う構成としているので、継ぎ目状の欠陥も発生しない。
【００１０】
また、被加工物が押圧されている時の上部熱盤と前記下部熱盤との間隔を規定する熱盤間隔規定手段であって、第１の領域と第２の領域とでは熱盤の間隔が異なるよう構成されたものをさらに有する、構成としてもよい。このような構成とすることによって、第１の領域と第２の領域とで被加工物の厚みや荷重を変えることができる。例えば、第１の領域においては熱盤の間隔を大きめにとることによって被加工物に加わる荷重を小さくし、且つ第２の領域においては熱盤の間隔を小さくして被加工物に大きな荷重を加えることができる。また、被加工物が熱圧締の過程で反応して収縮又は膨張するような材料を用いている場合は、各領域の熱盤間隔を収縮または膨張の程度を考慮した大きさに調整することによって、最終的に所望の厚みの被加工物を得ることができる。例えば、熱圧締の工程中に収縮する材料を被加工物とする場合は、第２の領域における熱盤の間隔をより一層小さくして所望の荷重、厚みで熱圧締が行われるようにする。
【００１１】
また、熱盤間隔規定手段は、上部熱盤側と下部熱盤側とに設けられたディスタンスバーの対であり、上部熱盤側のディスタンスバーと下部熱盤側のディスタンスバーとが当接することによって、上部熱盤と下部熱盤との間隔が規定され、ディスタンスバーの対は、第１の領域と第２の領域に夫々少なくとも一対ずつ設けられている。
【００１２】
また、第１の領域に配された該被加工物を押圧する第１押圧部と、第２の領域に配された被加工物を押圧する第２押圧部とを押圧手段が有する構成としてもよい。これによって、第１押圧部は第１の領域の被加工物を充分に押圧できる程度の低い荷重で熱盤を駆動させることができるようになり、単一の押圧部で第１及び第２の領域の双方を押圧する場合と比べて、動力のロスを抑えることができる。
【００１３】
ここで、第１の温度は被加工物のガラス転位温度に略等しい。また、第２の温度は被加工物の成形温度に略等しい。被加工物が熱硬化性樹脂である場合は、成形温度は、例えば熱硬化性樹脂の硬化温度域に設定される。
【００１４】
また、被加工物搬送手段が、第１及び第２の押圧手段が被加工物を押圧していない時に該被加工物を移動させる構成としてもよい。例えば、被加工物搬送手段は、一対のプーリを有する下側プーリ対に掛け渡され、その上に被加工物が載置される下側無端ベルトと、一対のプーリを有する上側プーリ対に掛け渡され、被加工物を介して下側無端ベルトと対向するように配置されている上側無端ベルトと、上側無端ベルトと前記下側無端ベルトとを駆動するベルト駆動手段と、を有し、下側無端ベルトの上側の部分及び前記上側無端ベルトの下側の部分は上部及び下部熱盤の間に配置されており、被加工物は下側無端ベルトの上側の部分と上側無端ベルトの下側の部分とに挟まれた状態で搬送されるとともに、上部及び下部熱盤によって前記下側無端ベルトの上側の部分と前記上側無端ベルトの下側の部分ごと押圧されるようになっている。また、ベルト駆動手段は、例えば上側及び下側無端ベルトを介して被加工物を把持可能なグリッパと、搬送方向及び、搬送方向の反対方向である後退方向に前記グリッパを往復移動させるグリッパ駆動手段と、を有する。また、グリッパ駆動手段は、例えばシリンダ機構によってグリッパを往復移動させる。また、グリッパは、例えば上部及び下部熱盤に対して搬送方向側又は後退方向側のいずれかに配置されている。
【００１５】
また、下側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されており、上側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されている。これによって、無端ベルトにテンションを与えることができる。また、下側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して搬送方向及び後退方向に微小移動可能に支持されており、上側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して搬送方向及び後退方向に微小移動可能に支持されている。本構成においては、無端ベルトの一部が熱盤間に配置されているため、上部熱盤が下部熱盤に近接すると、ベルトが引っ張られることになる。この構成においては、プーリ対の一方を微小移動可能とすることによって、ベルトが熱盤によって引っ張られた時に生じる過度の張力を緩和し、ベルトの破断が防止される。
【００１６】
また、無端ベルトは、例えばスチールなどの金属製のベルトである。或いは、耐熱性の樹脂（ポリイミド）等によって形成された樹脂製のベルトである。
【００１７】
また、上側無端ベルト及び下側無端ベルトの上部熱盤と下部熱盤の間にある部分同士を互いに近接させる方向に付勢するベルト付勢手段をさらに有する構成としてもよい。このような構成とすると、熱盤によって被加工物が押圧されていない時に無端ベルトを熱盤から離すことができる。また、ベルト付勢手段が、上部及び下部熱盤による該被加工物の押圧が終了して両熱盤が互いに離間した後、所定時間上側及び下側無端ベルトと被加工物とが当接した状態を保持し、次いで両無端ベルトの少なくとも一方が被加工物から徐々に離れるよう、上側及び下側無端ベルトを付勢する構成としてもよい。このような構成とすると、熱盤が被加工物を開放した時に急に無端ベルトが跳ね上がって製品が破損することはない。
【００１８】
また、例えば、ベルト付勢手段は、上部熱盤の上流側及び下流側に設けられ、上側無端ベルトの下側の部分を上面側から付勢するとともに、上側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の上側付勢ローラと、下部熱盤双方の上流側及び下流側に設けられ、下側無端ベルトの上側の部分を下面側から付勢するとともに、下側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の下側付勢ローラを有する。
【００１９】
また、上部及び下部熱盤において、第２の領域よりも搬送方向側に第３の領域が定められており、両熱盤の第３の領域を第３の温度に加熱する第３の加熱手段をさらに有し、被加工物搬送手段は、被加工物を第２の領域から第３の領域に搬送する構成としてもよい。このような構成とすると、熱圧締を二回に分けて行うことが可能であり、第１の領域での被加工物のプレス時間を長くすることなく、熱圧締に掛ける時間を長くすることができる。また、押圧手段は第３の領域に配された被加工物を押圧する第３押圧部を有する構成としてもよい。
【００２０】
また、例えば第３の温度は第２の温度に略等しく、熱盤間隔規定手段は、被加工物が押圧されている時の第３の領域における上部熱盤と前記下部熱盤との間隔を、第２の領域における該間隔に略等しい間隔に規定する。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば成型時に被加工物に欠陥を発生させずに長尺状の製品を製造可能な連続プレス装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態のプレス装置１の全体図を示したものである。本実施形態のプレス装置１は、合成繊維シートに樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数積層させた被加工物を熱圧締し、所定の厚さの板状の製品を生成する装置である。なお、製品は、数メートル毎にカットされた長尺状の部材である。図１に示されるように、プレス装置１の装置本体２は、真空チャンバ１０の中に配置されており、装置本体２による一連のプレス動作は、真空チャンバ１０の中で真空状態にて行われるようになっている。
【００２３】
図１に示されているように、装置本体２は、真空チャンバ１０の略中央に配置されており、装置本体の図中右側にはプリプレグシートのロールＲが複数配置されるシート配置エリア１６が、図中左側には製品が配置される製品配置エリア１７が、夫々配置されている。シート配置エリア１６及び製品配置エリア１７の近傍の真空チャンバ１０側面には、夫々入口扉１８及び出口扉１９が設けられている。従って、入口扉１８からプリプレグシートのロールＲを補充し、出口扉１９から製品を取り出すことができる。また、製品配置エリア１７と装置本体２との間にはカッタ２２が配置されており、装置本体２によって連続成形される製品を適度な長さにカットするようになっている。
【００２４】
以下、真空チャンバ１０の構造に付き説明する。真空チャンバ１０には、真空チャンバ１０からエアを抜くための真空ポンプ１５ａと、真空チャンバ１０にエアを導入するための弁１５ｂが設けられている。本実施形態においては、真空ポンプ１５ａの作動及び弁１５ｂの開閉を制御することにより、真空チャンバ１０の内部の気圧を真空と大気圧の間で変化させることができる。すなわち、プリプレグシートの補充や製品の取り出し時には、真空チャンバ１０内の気圧を大気圧とし、また、被加工物の熱圧締時には真空チャンバ１０内の気圧を真空とする。
【００２５】
また、図１に示されているように、装置本体２は、主脚部２４２を介して、ベースＢに剛体支持されるようになっている。真空チャンバ１０は、チャンバ支持脚１１によって、ベースＢに支持されるようになっている。また、真空チャンバ１０の底面１２には開口部１２ａが複数設けられており、主脚部２４２の各々は開口部１２ａを貫通するよう配置されている。また、開口部１２ａの外縁からベースＢに渡って、装置本体２の主脚部２４２はベローズ管１４に覆われている。ベローズ管１４の上端１４ａと開口部１２ａ、及びベローズ管１４の下端１４ｂとベースＢとは、全周溶接によって接合されており、開口部１２ａを介して真空チャンバ１０内にエアが入ることを防止している。
【００２６】
本実施形態においては、このように、装置本体２の主脚部２４２と真空チャンバとが接触しないようになっている。また、真空チャンバ１０の内壁部と装置本体もまた、互いに接触してはいない。従って、真空チャンバ１０の内外の気圧差により、真空チャンバ１０にゆがみが発生したとしても、真空チャンバ１０と接触していない装置本体２にはゆがみは発生しない。これによって、真空下においても、装置本体２によって、精密なプレス加工が可能となる。
【００２７】
次いで、装置本体２の構成に付き説明する。図２は、装置本体２の側面図である。図２に示されるように、装置本体２は、上下方向に配列された一対のベルト機構１２０、１４０で被加工物を挟んで搬送する搬送機構１００と、搬送機構１００の中に配置され、搬送される被加工物を熱圧締するホットプレス機構３００と、搬送機構１００の中に配置され、熱圧締後の被加工物の熱を奪いながらプレスするコールドプレス機構４００と、を有する。搬送機構１００、ホットプレス機構３００、コールドプレス機構４００は、フレーム部２００を介してベースＢに剛体支持されている。より詳細には、ベースＢにはレベリングプレート２４１が固定されており、フレーム部２００の主脚部２４２は、レベリングボルト２４３を介してレベリングプレート２４１上に取り付けられるようになっている。
【００２８】
以下、搬送機構１００の構成に付き、詳細に説明する。本実施形態においては、図１に示されているように、シート配置エリア１６に配置されているプリプレグシートのロールＲからプリプレグシートＳを引き出し、これを製品配置エリア１７に搬送するよう構成されている。以下の説明においては、シート配置エリア１６のある側（図中右側）を「上流側」、製品配置エリア１７のある側（図中左側）を「下流側」と定義する。また、上流側から下流側に向う方向を「搬送方向」、下流側から上流側に向う方向を「後退方向」と定義する。
【００２９】
搬送機構１００の上側ベルト機構１２０は、下流側のプーリ１２１、上流側のプーリ１２２及び両プーリ１２１、１２２に掛け渡されている無端ベルトであるスチールベルト１２３を有する。プーリ１２１、１２２の回転軸１２１ａ、１２２ａは、夫々軸受１２１ｂ、１２２ｂを介してフレーム２００の上部フレーム部２１０に回転可能に取り付けられている。ここで、軸受１２１ｂ及び１２２ｂは、互いに離れる方向に付勢されており、スチールベルト１２３には所定の張力が付与されている。このため、スチールベルト１２３の下側の部分１２３ａを上流側から下流側に移動させると、スチールベルト１２３とプーリ１２１、１２２との間に働いている摩擦力によって、プーリ１２１、１２２は図中時計回り方向に回動する。
【００３０】
次に、スチールベルト１２３にテンションを与えるための機構につき説明する。図３は、上側ベルト機構のプーリ１２１及び１２２近傍の側面図である。図示されているように、軸受１２２ｂはフレーム２００の上部フレーム部２１０の上流側端に、軸受１２１ｂは下流側端に、それぞれ取り付けられている。
【００３１】
上部フレーム部２１０の上流側端部（図中右側）には、搬送方向に伸びる一対のレール部２１２ａ、２１２ｂと、下流側でレール部２１２ａ、２１２ｂを連結する連結部２１２ｃを備えたコの字状のガイドフレーム２１２が形成されている。軸受１２２ｂは、ガイドフレーム２１２のレール部２１２ａ、２１２ｂに挟まれ、搬送方向及び後退方向のみに移動可能となっている。また、連結部２１２ｃには搬送／後退方向に伸びるねじ１２２ｃが取り付けられている。ねじ１２２ｃの上流側先端は軸受１２２ｂと係合しており、ねじ１２２ｃを回動させることによって、軸受１２２ｂの位置決めを行うことができる。位置決めを行った後、ナットによって、連結部２１２ｃ及び軸受１２２ｂとねじ１２２ｃとを固定する。これによって、軸受１２２ｂが固定される。
【００３２】
また、上部フレーム２１０の下流側端部には、搬送方向に伸びる一対のレール部２１１ａ、２１１ｂを備えたガイドフレーム２１１が形成されている。上側ベルト機構１２０における下流側の軸受１２１ｂは、ガイドフレーム２１１のレール部２１１ａ、２１１ｂに挟まれ、搬送／後退方向のみに移動可能となっている。また、上部フレーム２１０にはシリンダ１２１ｃが取り付けられている。シリンダ１２１ｃの下流側先端は軸受１２１ｂと係合しており、シリンダ１２１ｃによって、軸受１２１ｂは下流側に付勢されるようになっている。これによって、スチールベルト１２３にテンションが付与される。なお、下流側の軸受１２１ｂについては、搬送／後退方向に微小移動可能としている。ホットプレス機構３００及びコールドプレス機構４００によって、スチールベルト１２３の下側の部分１２３ａが下方に引っ張られるが、このような場合に本実施形態においてはスチールベルト１２３に従属して軸受１２１ｂ及びプーリ１２１が後退方向に微小移動するため、スチールベルト１２３に過度の張力が加わることはない。従って、本実施形態においてはスチールベルト１２３がホットプレス機構３００及びコールドプレス機構４００に引っ張られても破断しないようになっている。
【００３３】
また、図２に示されているように、搬送機構１００の下側ベルト機構１４０は、下流側のプーリ１４１、上流側のプーリ１４２及び両プーリ１４１、１４２に掛け渡されている無端ベルトであるスチールベルト１４３を有する。プーリ１４１、１４２の回転軸１４１ａ、１４２ａは、夫々軸受１４１ｂ、１４２ｂを介してフレーム２００の下部フレーム部２３０に回転可能に取り付けられている。ここで、軸受１４１ｂ及び１４２ｂは、互いに離れる方向に付勢されており、スチールベルト１４３には所定の張力が付与されている。このため、スチールベルト１４３の上側の部分１４３ａを上流側から下流側に移動させると、スチールベルト１４３とプーリ１４１、１４２との間に働いている摩擦力によって、プーリ１４１、１４２は図中反時計回り方向に回動する。
【００３４】
下側ベルト機構１４０のプーリ１４１、１４２を支持する軸受１４１ｂ、１４２ｂを付勢するための機構は、上側ベルト機構１２０のものと同様である。すなわち、上流側の軸受１４２ｂは、ねじによって位置決め、固定される。また、下流側の軸受１４１ｂは搬送／後退方向に微小移動可能となっており、シリンダ機構によって搬送方向に付勢されている。
【００３５】
上側ベルト機構１２０のスチールベルト１２３の下の部分１２３ａ、下側ベルト機構１４０のスチールベルト１４３の上の部分１４３ａ、及び両スチールベルトに挟まれた被加工物は、グリッパ１５０によって搬送方向に送られるようになっている。以下、このグリッパ１５０の構造につき説明する。
【００３６】
図２に示されているように、グリッパ１５０は、一対の把持プレート１５１、１５２と、この把持プレート１５１、１５２を支持する一対のボディ１５５（後述）とを有している。上側把持プレート１５１は、上側ベルト機構１２０のスチールベルト１２３の上側の部分１２３ｂと下側の部分１２３ａの間に配置されており、また、下側把持プレート１５２は、下側ベルト機構１４０のスチールベルト１４３の上側の部分１４３ａと下側の部分１４３ｂの間に配置されている。この把持プレート１５１、１５２を互いに近づけるよう駆動すると、両把持プレート１５１、１５２の間にスチールベルト１２３、１４３及びスチールベルト１４３の上に配置された被加工物Ｍが挟み込まれるようになっている。
【００３７】
次に、グリッパ１５０の構造の詳細を説明する。図４は、本実施形態のグリッパ１５０の側面図、図５は、グリッパ１５０を搬送方向側から投影した正面図である（図２におけるＩ−Ｉ線図）。また、図６は、グリッパ１５０の上面図であり、図７はグリッパ１５０の下側把持プレート１５２を下方から投影した図である（図５におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線図）。また、図８は、グリッパ１５０によって被加工物Ｍを搬送する手順を示した側面図である。
【００３８】
図４、５に示されているように、把持プレート１５１、１５２は、スチールベルトの幅方向に伸びる板状の部材であり、夫々グリッパ１５０のボディ１５５に対して鉛直方向にスライド可能に構成されている。より具体的には、ボディ１５５の搬送方向側の側面には、把持プレート支持レール１５５ｂが設けられており、この把持プレート支持レール１５５ｂと各把持プレートに設けられた係合部１５１ａ、１５２ａ（図６、７）とが係合することによって、把持プレート１５１、１５２の移動方向が鉛直方向のみとなるよう規制されている。把持プレート１５１、１５２は油圧又は空圧駆動のシリンダ１５６ａ、１５６ｂとシリンダロッド１５７ａ、１５７ｂを有する第１及び第２シリンダ駆動機構１５６、１５７によって、互いに近接／離間するように駆動される。シリンダ駆動機構１５６のシリンダ１５６ａはボディ１５５に固定されており、シリンダ１５６ｂの先端は下側把持プレート１５２に固定されている。従って、シリンダ駆動機構１５６を駆動することによって下側把持プレート１５２を上下動させることができる。また、シリンダ駆動機構１５７のシリンダ１５７ａは下側把持プレート１５２の下面に固定されており、シリンダロッド１５７ｂは上側把持プレート１５１に固定されている。従って、シリンダ駆動機構１５７を駆動することによって、上側把持プレート１５１を下側把持プレート１５２に対して近接／離間させることができる。なお、図４及び５に示されているように、第１シリンダ機構１５６のシリンダ１５６ａは、ボディ１５５の夫々に一つずつ（すなわち下側把持プレート１５２の幅方向両端に）設けられており、また、第２シリンダ機構１５７のシリンダ１５７ａは、下側把持プレート１５２の４隅に一つずつ配置されている。
【００３９】
シリンダ駆動機構１５６を駆動して下側把持プレート１５２を第１の量持ち上げ、同時に、シリンダ駆動機構１５７を駆動して上側把持プレート１５１が下側把持プレートに第１の量より多い第２の量だけ近づくようにすると、下側把持プレート１５２が上昇すると共に上側把持プレート１５１が降下し、両プレート１５１、１５２は互いに近づく。一方、シリンダ駆動機構１５６を駆動して下側把持プレート１５２を第１の量降下させ、同時に、シリンダ駆動機構１５７を駆動して上側把持プレート１５１が下側把持プレートに第１の量より多い第２の量だけ遠ざかるようにすると、下側把持プレート１５２が降下すると共に上側把持プレート１５１が上昇し、両プレート１５１、１５２は互いに遠ざかる。
【００４０】
図２、４、５に示されるように、下部フレーム部２３０には、レール２３１が搬送／後退方向に沿って設けられている。グリッパ１５０のボディ１５５の底面にはこのレール２３１と係合する脚部１５５ａが設けられている。この係合によって、グリッパ１５０はレール２３１に沿って上流側から下流側へ、また、下流側から上流側へ移動可能となっている。なお、図５に示されているように、レール２３１は、幅方向に２本並べて設けられている。
【００４１】
グリッパ１５０による被加工物Ｍの搬送は以下の手順で行われる。まず、グリッパ１５０が上流側に後退した初期状態（図８（ａ））から、シリンダ１５６、１５７を駆動して把持プレート１５１、１５２を互いに近接させる。すると、図８（ｂ）のように、グリッパ１５０の把持プレート１５１、１５２がスチールベルト１２３、１４３及び被加工物を挟んだ状態となる。
【００４２】
この状態から、グリッパ１５０を搬送方向に移動すると、スチールベルト１２３、１４３及びプーリ１２１、１２２、１４１、１４２は、グリッパ１５０の移動に伴って回動し、図８（ｃ）のように被加工物が搬送方向に向けて搬送される。
【００４３】
グリッパ１５０は、ホットプレス機構３００の手前まで移動した（図４中一点鎖線にて示されている位置）後、把持プレート１５１、１５２を互いに遠ざけるように駆動してスチールベルト１２３、１４３及び被加工物Ｍを開放する（図８（ｄ））。次いで、グリッパ１５０は後退方向に後退する。この時、把持プレート１５１、１５２はスチールベルト１２３、１４３を挟み込んでいないので、グリッパ１５０が後退してもスチールベルト１２３、１４３及びその間にある被加工物Ｍは動かない。この結果、図８（ａ）の初期状態に戻る。そして、再び把持プレート１５１、１５２の間にスチールベルト１２３、１４３及び被加工物Ｍを挟み込んで搬送方向に移動する。このように、把持プレート１５１、１５２を開閉させながらグリッパ１５０を往復移動させることによって、間欠的にスチールベルトを搬送方向に移動させることができ、これによって被加工物が搬送される。
【００４４】
グリッパ１５０の前進／後退は、シリンダ機構によって行われる。図２に示されるように、シリンダ機構を構成するシリンダ１５３は、下部フレーム２３０に固定されている。そして、シリンダ１５３の中に一端が挿置されるピストン１５４は、リンク機構１５４ａを介してグリッパ１５０のボディ１５５に取り付けられる。そして、シリンダ１５３を駆動してピストン１５４を進退させることによって、グリッパ１５０は前進／後退する。なお、図５及び６に示されているように、シリンダ１５３とピストン１５４、リンク機構１５４ａは夫々２つずつ設けられている。
【００４５】
次いで、ホットプレス機構３００の構造につき説明する。図９は、ホットプレス機構３００の側断面図であり、また、図１０はホットプレス機構を下流側から投影した正面図（図２のＩＩ−ＩＩ線図）である。図９に示されるように、ホットプレス機構３００は、上下方向に移動可能に構成された上部熱盤３２２と、固定されている下部熱盤３２４との間で被加工物を熱圧締するよう構成された装置である。上部フレーム部２１０に搬送方向側及び後退方向側から上部熱盤支持フレーム３１２が固定支持されており、上部熱盤３２２は、上部熱盤支持フレーム３１２の下から熱盤移動用シリンダ機構３７０及び可動定盤３３６を介して吊り下げられている。また、下部熱盤３２４は、下部フレーム部２３０の上に支柱２４４を介して固定支持されているテーブル定盤３１４上に固定されている。
【００４６】
本実施形態においては、図２及び１０に示されるように、上部熱盤３２２は、３対（６つ）の熱盤移動用シリンダ機構３７０によって上部熱盤支持フレーム３１２から吊り下げられている。図１０に示されるように、シリンダ機構３７０は、シリンダ３７１と、このシリンダ３７１から下方に伸びるロッド３７２と、このロッド３７２の先端に設けられているリンク機構３７３とを有する。シリンダ３７１は、上部熱盤支持フレーム３１２の側面に固定されている。また、ロッド３７２と可動定盤３３６とは、リンク機構３７３によって連結されている。従って、ロッド３７２を駆動することによって、可動定盤３３６を上下動させることができる。なお、熱盤移動用シリンダ機構３７０は空圧又は油圧機構によってロッド３７２を進退させるようになっている。
【００４７】
また、本実施形態においては、熱盤移動用シリンダ機構３７０によって上部熱盤３２２を降下させて被加工物が熱盤間に挟まれた状態とした後に、上部熱盤３２２を下方に押圧してプレスを行うプレスシリンダ機構３４０が、上部熱盤支持フレーム３１２に６つ備えられている。各プレスシリンダ機構３４０は、ピストン３４２と、ピストン３４２が挿置されるスリーブ３４４と、スリーブ３４４を上部熱盤支持フレーム３１２の下面に固定するための固定用プレート３４６と、を有する。固定用プレート３４６は、例えば溶接などの手段によってスリーブ３４４と一体化しており、固定プレート３４６をボルト３４８（図１０）によって上部熱盤支持フレーム３１２に締結することによって、スリーブ３４４は上部熱盤支持フレーム３１２に取り付けられる。また、可動定盤３３６は、ピストン３４２の下端に固定されている。従って、図示しない油圧ポンプによってスリーブ３４４内の油圧を制御することによって、所望の荷重で被加工物をプレスすることができる。
【００４８】
また、図９及び１０に示されているように、可動定盤３３６の下面からは、上部熱盤の幅方向両側に、鉛直下向きに伸びる上部ディスタンスバー３５２が複数設けられている。同様に、テーブル定盤３１４の上面からは、下部熱盤の幅方向両側に、鉛直上向きに伸びる下部ディスタンスバー３５４が複数設けられている。上部ディスタンスバー３５２の各々は、下部ディスタンスバー３５４の各々と対向して配置されており、プレスシリンダ機構３４０によって上部熱盤３２２を下部熱盤３２４に近づけるよう駆動すると、上部ディスタンスバー３５２の下面は下部ディスタンスバー３５４の上面と当接し、上部熱盤３２２はそれ以上下がらなくなる。すなわち、ディスタンスバー３５２、３５４によって、熱圧締時における上部熱盤３２２と下部熱盤３２４との間隔、すなわち被加工物の厚みを制御することができる。
【００４９】
上部熱盤３２２、下部熱盤３２４共に、ヒータ（不図示）を内蔵しており、各熱盤を所望の温度に昇温させることができる。また、上部熱盤３２２の熱がピストン側に逃げないように、可動定盤３３６と上部熱盤３２２との間には、断熱材３３４が設けられている。同様に、下部熱盤３２４の熱がテーブル定盤３１４側に逃げないように、テーブル定盤３１４と下部熱盤との間には断熱材３３８が設けられている。
【００５０】
本実施形態においては、ホットプレス機構３００には、上流側にある予熱ゾーン３００ａ、搬送／後退方向において略中央部にある第１加熱ゾーン３００ｂ及び下流側にある第２加熱ゾーン３００ｃが定められている。各ゾーンの搬送方向寸法はほぼ同じであり、各ゾーンには２つのプレスシリンダ機構３４０が配置されている。また、各ゾーンの搬送方向の寸法と、グリッパ１５０（図２）による被加工物の送り量はほぼ等しく構成されている。従って、本実施形態においては、被加工物は、順次予熱ゾーン３００ａ、第１加熱ゾーン３００ｂ、第２加熱ゾーン３００ｃにてプレスされる。
【００５１】
また、上部及び下部熱盤３２２、３２４の温度、ディスタンスバー３５２、３５４の長さ（すなわち熱盤間隔）は、ゾーン３００ａ、３００ｂ、３００ｃ毎に異なるものとすることができる。すなわち、被加工物の厚みは、被加工物の物性に応じて、対応するディスタンスバー３５２、３５４の長さを調節することにより、ゾーン毎に別個に制御可能である。
【００５２】
また、プレスシリンダ機構３４０は、ゾーン３００ａ、３００ｂ、３００ｃ毎に別個に駆動されるようになっている。本実施形態においては、各ゾーンの被加工物に加えられる荷重は、ディスタンスバー３５２、３５４の長さ及び、被加工物の寸法及び物性のみによって決まる。すなわち、ディスタンスバー３５２と３５４が当接した後は、スリーブ３４４内の油圧を上昇させて可動定盤３３６に加える荷重を増大させたとしても、その荷重増大分はディスタンスバー３５２、３５４を介してテーブル定盤３１４が受けることになり、熱盤３２２、３２４が被加工物Ｍに加える荷重に影響を与えることはない。換言すれば、各プレスシリンダ機構３４０は被加工物Ｍを充分にプレスできるだけの荷重を可動定盤３３６に与えられればよく、それ以上の荷重を与えても動力のロスにしかならない。そして、本実施形態においては被加工物の反応の程度やディスタンスバー３５２、３５４の長さがゾーンごとに異なるものとすることができるため、一般に、被加工物に加えるべき荷重の大きさはゾーン毎に異なる。従って、プレスシリンダ機構３４０のピストン３４２に加えられる荷重をゾーン毎に別個に制御することによって、ゾーン３００ａ、３００ｂ、３００ｃの各々に配置された被加工物Ｍをプレスするのに必要な荷重のみで上部熱盤３２２を駆動することができるようになり、動力のロスを必要最低限に抑えることができる。
【００５３】
ホットプレス機構３００によって熱圧締された被加工物は、次にグリッパ１５０によってコールドプレス機構４００に送られる。図２に示されるように、コールドプレス機構４００は、プレスシリンダ機構４４０を介して上部フレーム部２１０から吊り下げられている上部冷却盤４２２と、下部フレーム部２３０の上に支持バー２４８を介して固定されている下部冷却盤４２４とを有する。上部冷却盤４２２、下部冷却盤４２４共に、内部に冷媒（水、空気、オイルなど）を循環させるための管路が設けられており、冷媒を循環させることによって冷却盤４２２、４２４の温度は熱盤３２２、３２４よりも低く保たれている。また、プレスシリンダ機構４４０は、上部冷却盤４２２を下部冷却盤４２４に対して離間／近接させるよう駆動することができる。
【００５４】
本実施形態においては、プレスシリンダ４４０を駆動して上部冷却盤４２２を降下させることによって、被加工物を上部冷却盤４２２と下部冷却盤４２４に密着させることができる。この時、被加工物の温度は両冷却盤４２２、４２４より高いため、被加工物から冷却盤４２２、４２４に向って熱の移動が発生し、被加工物の温度は低下する。従って、ホットプレス機構３００によって熱圧締された被加工物をコールドプレス機構４００によって冷却することができる。なお、上部冷却盤４２２及び下部冷却盤４２４の搬送方向寸法は、グリッパ１５０による一回の送り量よりもわずかに大きいので、ホットプレス機構３００から順次排出される熱圧締済の被加工物は、漏れなくコールドプレス機構４００によって冷却されるようになっている。
【００５５】
また、図９に示されているように、ホットプレス機構３００の搬送方向両端には、スチールベルト１２３、１４３を支持するためのニップロール機構３６１、３６２、３６３、３６４が設けられている。ニップロール機構３６１はホットプレス機構３００の下流側でスチールベルト１２３を、３６２は上流側でスチールベルト１２３を、３６３は下流側でスチールベルト１４３を、３６４は上流側でスチールベルト１４３を、夫々支持している。
【００５６】
次に、各ニップロール機構３６１〜３６４の構造につき、以下説明する。図９に示されているように、ニップロール３６１ａ〜３６４ａと、このニップロールを両端で回転可能に支持する軸受部３６１ｂ〜３６４ｂとを有する。次いで、ニップロール機構の付勢手段につき、詳説する。図１１は、下流側のニップロール機構３６１及び３６３を示す側面図である。図示されているように、ニップロール３６１ａ、３６３ａの各々はシリンダ機構３６１ｃ、３６３ｃによって、弾性的に付勢されている。すなわち、上側ベルト機構１２０のスチールベルト１２３を支持するニップロール３６１ａは、下方に付勢されており、一方、下側ベルト機構１４０のスチールベルト１４３を支持するニップロール３６３ａは、上方に付勢されている。なお、上流側のニップロール機構３６２及び３６４にも、夫々ニップロール機構３６１及び３６３と略同一のシリンダ機構が設けられている。
【００５７】
上部熱盤３２２と下部熱盤３２４とが離間している、すなわち熱圧締が行われていない時は、ニップロール機構３６１〜３６４は、スチールベルト１２３、１４３と上部及び下部熱盤３２２、３２４とがわずかに離れるように、スチールベルト１２３、１４３を付勢する。また、この状態から上部熱盤３２２を下降させると、上側ベルト機構１２０のスチールベルト１２３が上部熱盤３２２と当接し、次いでスチールベルト１２３は上部熱盤３２２と一体となって下方に移動する。この時、ニップロール３６１ａ、３６２ａもまた、スチールベルト１２３に当接したまま下方に移動するよう、ニップロール機構３６１、３６２のシリンダ機構が制御される。次いで、上側ベルト機構１２０のスチールベルト１２３は被加工物を介して下側ベルト機構１４０のスチールベルト１４３と当接し、さらに上部熱盤３２２が下降すると、上部熱盤３２２の移動に伴って下側ベルト機構１４０のスチールベルト１４３もまた下降して下部熱盤３２４と当接する。この時、ニップロール３６３ａ、３６４ａもまた、スチールベルト１４３に当接したまま下方に移動する。以上のようなプロセスによって、被加工物が熱盤間でプレスされる。このように、本実施形態においては、スチールベルト１２３、１４３は熱盤３２２及び３２４の角に強くは当たらないようにニップロール機構３６１〜３６４に付勢されており、ベルトが破損しにくくなっている。
【００５８】
また、プレス終了後、上部熱盤３２２は下部熱盤３２４から急速に離れる。この時、ニップロール機構３６１〜３６４のシリンダ機構は、しばらくの間（例えば１秒間）上部スチールベルト１２３、１４３と被加工物Ｍが当接するよう制御され、次いで、スチールベルト１２３、１４３を徐々に上部及び下部熱盤３２２、３２４に向って移動させる。従って、急速なスチールベルトの上下動によって、被加工物が破損することは無い。
【００５９】
また、グリッパ１５０（図４）が被加工物を把持している時は、スチールベルト１２３、１４３の移動に伴って、上流側のニップロール３６２ａ及び３６４ａは互いに近接するように移動し、スチールベルト１２３の下の部分１２３ａ及びスチールベルト１４３の上の部分１４３ａが略水平となるように、スチールベルト１２３、１４３を付勢する。従って、グリッパの把持プレート１５１、１５２のエッジによってスチールベルトを破損することは無い。
【００６０】
本実施形態においては、図２に示されるように、スチールベルト１２３の上の部分１２３ｂ及びスチールベルト１４３の下の部分１４３ｂには、リムーバ１２５及び１４５が設けられている。リムーバ１２５、１４５は、例えばドクターブレードなどを備えており、プレス処理によってスチールベルト１２３、１４３の外周面に付着した樹脂片を除去する。
【００６１】
以上説明した本実施形態のプレス装置１による、被加工物のプレス手順につき説明する。なお、以下の説明においては熱硬化樹脂を含むプリプレグシートを被加工物Ｍとして成形する。また、被加工物Ｍの先端からグリッパ１５０による送り量分の長さの部分を第１部分、第１部分に対して上流側に隣接する送り量分の長さの部分を第２部分、第２部分に対して上流側に隣接する送り量分の長さの部分を第３部分、第３部分に対して上流側に隣接する送り量分の長さの部分を第４部分と定義する。
【００６２】
まず、グリッパ１５０（図４）によって、第１部分をホットプレス機構３００の予熱ゾーン３００ａ（図９）に送る。次いで、熱盤移動用シリンダ機構３７０（図１０）を駆動して、熱盤３２２、３２４の間に被加工物Ｍの第１部分が挟まれるようにする。さらに、プレスシリンダ機構３４０を駆動して被加工物Ｍの第１部分がプレスされる。ここで、予熱ゾーン３００ａにおける熱盤３２２、３２４の温度は被加工物の樹脂成分の硬化温度より低く、ガラス転位温度程度の温度に制御されている。このため、第１部分の樹脂部分は軟化するが、温度が低いために被加工物の熱硬化はほとんど進行せず、第１部分は所望の厚みに整えられる。
【００６３】
次いで、プレスシリンダ機構３４０の油圧を低減させると共に熱盤移動用シリンダ機構３７０によって熱盤３２２、３２４を互いに離間させて被加工物Ｍを開放する。さらに、グリッパ１５０によって、被加工物Ｍを搬送方向に送る。この結果、被加工物Ｍの第１部分は第１加熱ゾーン３００ｂに移動し、また、第２部分が予熱ゾーン３００ａに移動する。次いで、熱盤３２２、３２４を互いに近接させるように熱盤移動用シリンダ機構３７０を駆動するとともに、プレスシリンダ機構３４０を駆動して上部熱盤３２２に荷重を加える。これによって、被加工物Ｍの第１部分は第１加熱ゾーン３００ｂで、また第２部分は予熱ゾーン３００ａで、それぞれプレスされる。ここで、第１加熱ゾーン３００ｂにおける熱盤３２２、３２４の温度は予熱ゾーン３００ａにおける熱盤温度よりも高いため、被加工物Ｍの第１部分では熱硬化反応がある程度進行する。また、予熱ゾーン３００ａでは、第２部分の形状が整えられる。なお、被加工物Ｍは熱硬化反応によって多少収縮するため、第１加熱ゾーン３００ｂにて被加工物をプレスする際の熱盤の間隔が、予熱ゾーン３００ａにおける熱盤間隔よりも多少狭くなるように、ディスタンスバー３５２、３５４（図１０）の間隔は定められている。
【００６４】
次いで、プレスシリンダ機構３４０の油圧を低減させると共に熱盤移動用シリンダ機構３７０によって熱盤３２２、３２４を互いに離間させて被加工物Ｍを開放する。さらに、グリッパ１５０によって、被加工物Ｍを搬送方向に送る。この結果、被加工物Ｍの第１部分は第２加熱ゾーン３００ｃに移動し、第２部分が第１加熱ゾーン３００ｂに移動し、且つ第３部分が予熱ゾーン３００ａに移動する。次いで、熱盤３２２、３２４を互いに近接させるように熱盤移動用シリンダ機構３７０を駆動するとともに、プレスシリンダ機構３４０を駆動して上部熱盤３２２に荷重を加える。これによって、被加工物Ｍの第１部分は第２加熱ゾーン３００ｃで、第２部分は第１加熱ゾーン３００ｂで、第３部分は予熱ゾーン３００ａで、それぞれプレスされる。ここで、第２加熱ゾーン３００ｃにおける熱盤３２２、３２４の温度は第１加熱ゾーン３００ｂと大凡同じである。被加工物Ｍは、第１、第２加熱ゾーン３００ｂ、３００ｃで順次加熱されることによって、熱硬化反応を最後まで進行させる。従って、被加工物Ｍの第１部分は、所望の断面形状に成形される。また、第１加熱ゾーンでは、第２部分の熱硬化反応がある程度進行する。また、予熱ゾーン３００ａでは、第３部分の形状が整えられる。なお、第２加熱ゾーンにて被加工物Ｍの熱硬化反応がさらに進行して被加工物が収縮するので、第２加熱ゾーン３００ｃにて被加工物をプレスする際の熱盤の間隔が、第１加熱ゾーン３００ｂにおける熱盤間隔よりも多少狭くなるように、ディスタンスバー３５２、３５４の間隔は定められている。
【００６５】
次いで、プレスシリンダ機構３４０の油圧を低減させると共に熱盤移動用シリンダ機構３７０によって熱盤３２２、３２４を互いに離間させて被加工物Ｍを開放する。さらに、グリッパ１５０によって、被加工物Ｍを搬送方向に送る。この結果、被加工物Ｍの第１部分はホットプレス機構３００から排出され、コールドプレス機構４００の冷却盤４２２、４２４の間に搬送される。また、第２部分は第２加熱ゾーン３００ｃに移動し、第３部分が第１加熱ゾーン３００ｂに移動し、且つ第４部分が予熱ゾーン３００ａに移動する。次いで、熱盤３２２と３２４及び冷却盤４２２と４２４を互いに近接させるように熱盤移動用シリンダ機構３７０及びプレスシリンダ４４０（図２）を駆動し、プレスシリンダ機構３４０を駆動して上部熱盤３２２に荷重を加える。これによって、被加工物Ｍの第１部分と冷却盤４２２、４２４が当接して第１部分は冷却される。また、第２部分は第２加熱ゾーン３００ｃで、第３部分は第１加熱ゾーン３００ｂで、第４部分は予熱ゾーン３００ａで、それぞれプレスされる。
【００６６】
このように、本実施形態のプレス装置１においては、被加工物の搬送とプレスとを交互に行って、熱盤や冷却盤よりも搬送方向寸法が大きい、長尺の被加工物Ｍを成形することができる。また、被加工物Ｍは、予熱ゾーン３００ａでまず形状が整えられ、次いで第１加熱ゾーン３００ｂと第２加熱ゾーン３００ｃで熱硬化反応によって成形され、そしてコールドプレス機構４００にて冷却される。このように、まず予熱を行って形状を整えた後に熱圧締を行う構成としているので、形状が整っていない状態で熱硬化反応が進行することによる被加工物Ｍの欠陥（プリプレグの繊維の乱れ、樹脂の流れ、被加工物の白化、厚みむらなど）は発生しない。また、本実施形態においては、予熱及び熱圧締の双方を一対の継ぎ目のない大型の熱盤３２２、３２４で行っている。このため、熱盤よりも搬送方向寸法の大きい被加工物を成形する場合であっても、継ぎ目のような欠陥は発生しない。
【００６７】
また、本実施形態においては、被加工物Ｍの加熱を第１加熱ゾーン３００ｂと第２加熱ゾーン３００ｃの二箇所で行っている。すなわち、熱圧締を行う時間は、予熱時間の２倍である。低温でプレスを行う予熱ゾーン３００ａであっても、被加工物Ｍの熱硬化はわずかに進行する。本実施形態においては、このように予熱時間よりも熱圧締時間を長くとることができるため、熱硬化をほとんど進行させることなく予熱ゾーン３００ａで被加工物Ｍの形状を整え、且つ、加熱ゾーンで熱硬化を完了させることができる。なお、本実施形態においては、予熱ゾーン１つに対して加熱ゾーンを２つ用意しているが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、各ゾーンの数は被加工物を形成する樹脂材料に応じて適宜変更することができる。
【００６８】
また、本実施形態においては熱硬化性樹脂を含む材料を熱圧締しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂を含む被加工物にも適用可能である。すなわち、熱可塑性樹脂を含む被加工物を熱圧締する場合は、まず予熱ゾーンにて低温で被加工物の形状を整える。この時、被加工物はあまり加熱されないので粘度が高くなり、樹脂の流動は防止される。次いで、第１、第２加熱ゾーンにて高温で被加工物の成形を行い、冷却盤にて形状を固定する。
【００６９】
また、本実施形態においては、グリッパ１５０はホットプレス機構３００に対して後退方向側に配置されている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではなく、グリッパ１５０はホットプレス機構３００に対して搬送方向側、すなわち、ホットプレス機構３００とコールドプレス機構４００の間や、コールドプレス機構に対して搬送方向側に配置されていても良い。
【００７０】
また、本実施形態においては、鋼製のスチールベルト１２３、１４３を回動させることによって被加工物Ｍを搬送するようになっているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、スチールベルト１２３、１４３の代わりに他の金属の無端ベルトや、ポリイミドなどの耐熱性の樹脂にて形成される無端ベルトを使用しても良い。
【００７１】
また、本実施形態においては、上部熱盤３２２及び下部熱盤３２４にヒータが内蔵され、これによって両熱盤が加熱されるようになっている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば熱盤に熱媒体を循環させることによって加熱を行う構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態のプレス装置の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態のプレス装置の装置本体の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態のプレス装置の上側ベルト機構のプーリの側面図である。
【図４】本発明の実施の形態のプレス装置のグリッパの側面図である。
【図５】図２のＩ−Ｉ矢視図である。
【図６】本発明の実施の形態のグリッパの上面図である。
【図７】図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線図である。
【図８】本発明の実施の形態における、グリッパによる被加工物の搬送手順を説明するための側面図である。
【図９】本発明の実施の形態のホットプレス機構の側断面図である。
【図１０】図２のＩＩ−ＩＩ線図である。
【図１１】本発明の実施の形態のプレス装置における下流側のニップロール機構を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ プレス装置
２ 装置本体
１０ 真空チャンバ
１００ 搬送機構
１２０ 上側ベルト機構
１２１、１２２ プーリ
１２１ｂ、１２２ｂ 軸受
１２１ｃ シリンダ
１２２ｃ ねじ
１２３ スチールベルト
１４０ 下側ベルト機構
１４１、１４２ プーリ
１４１ｂ、１４２ｂ 軸受
１４３ スチールベルト
１５０ グリッパ
１５１、１５２ 把持プレート
１５３ シリンダ
１５４ ピストン
２００ フレーム部
２１０ 上部フレーム部
２１２ ガイドフレーム
２３０ 下部フレーム部
２３１ レール
３００ ホットプレス機構
３００ａ 予熱ゾーン
３００ｂ 第１加熱ゾーン
３００ｃ 第２加熱ゾーン
３２２ 上部熱盤
３２４ 下部熱盤
３４０ プレスシリンダ機構
３５２、３５４ ディスタンスバー
３６１〜３６４ ニップロール機構
３７０ 熱盤移動用シリンダ機構
４００ コールドプレス機構
４２２ 上部冷却盤
４２４ 下部冷却盤
Ｂ ベース
Ｍ 被加工物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリプレグなどのシート状の材料を熱圧締し、同一断面形状の被加工物を連続成形する、連続プレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリプレグを積層した構造材料、特に炭素繊維をプリプレグの補強材として使用するものは、軽量かつ比剛性、比強度が高く、航空宇宙用途（例えば航空機の尾翼などを補強するビーム）などに利用されている。特に、航空宇宙用途においては、長さ方向の寸法が数１０メートルに達する同一断面形状のものが利用される。このような部材（被加工物）を成形するために、特許文献１に記載のもののような間欠プレス装置が利用されている。
【特許文献１】特開昭６１−２４２８１６
【０００３】
特許文献１に記載の間欠プレス装置は、周期的に開閉するよう制御された熱盤対と、被加工物を送る搬送手段とを有する。すなわち、熱盤対が開いている時に成型前の被加工物を所定量熱盤対の間に送る。次いで、熱盤対が閉じ、被加工物のうち熱盤対の間にある部分が熱圧締される。続いて、熱盤対が開き、成型後の被加工物が熱盤対から送り出されると共に、成型前の被加工物が熱盤対の間に送り込まれる。このプロセスを継続して行うことによって、同一断面形状の長尺状の部材が成型される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような間欠プレス装置においては、以下のような課題があった。第１に、熱可塑性樹脂であれば加熱・成型・冷却、熱硬化性樹脂であれば加熱・成型・熱硬化の全てのプロセスを一対の熱盤対にて行う必要があるため、被加工物が常温・常圧から急激に加熱・加圧される。このため、プリプレグが局所的にガラス転移温度まで急激に加熱され、流動する。そして、これによって、成型後の被加工物に、繊維の乱れや樹脂流れの跡、ボイドの発生による白化、樹脂流れによる厚みむら、などの欠陥が発生する可能性がある。第２に、熱盤の端部においては、被加工物の成型前の部分と成型中の部分物との間に厚み方向の段差が発生し、製品の強度に影響を与える。すなわち、この段差も一種の欠陥といえる。
【０００５】
このような欠陥の発生を防止するため、特許文献１に記載の構成においては、熱盤に厚み方向の傾斜若しくは段差を付け、前段部の熱盤間隔を後段部のものよりも大きくしている。被加工物は、まず前段部でその形状が整えられ、次いで後段部にて熱圧締が行われる。前段部においては、熱盤間隔を大きくとっているため、樹脂の流動が起こりにくくなっている。
【０００６】
しかしながら、この方式においても、熱盤は被加工物のガラス転位温度よりも充分に高い温度に加熱されているため、樹脂の流動を完全には防止出来ない。また、熱盤に段差を設けている場合は、成型後の被加工物に段差が発生する可能性がある。
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、成型時に被加工物に欠陥を発生させずに長尺の製品を製造可能な連続プレス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の連続プレス装置は、下面が平坦に形成された上部熱盤と、上部熱盤の下面と対向するよう設けられ、上面が平坦に形成された下部熱盤を有し、上部及び下部熱盤には、夫々第１の領域と第１の領域から熱盤の面方向に離れている第２の領域とが定められており、両熱盤の第１の領域を第１の温度に加熱する第１の加熱手段と、両熱盤の第２の領域を第１の温度より高い第２の温度に加熱する第２の加熱手段と、上部及び下部熱盤の少なくとも一方を駆動して両熱盤間に配置された被加工物を押圧する押圧手段と、第１の領域から該第２の領域に向う搬送方向に、両熱盤によって熱圧締される被加工物を搬送する、被加工物搬送手段と、を有する。
【０００９】
このような構成とすると、第１の領域では低温でプレスされて被加工物の形状が整えられ、次いで被加工物が第２の領域に搬送されて高温で熱圧締される。従って、被加工物の急激な加熱に起因する欠陥を防止することができる。また、本発明においては、被加工物と当接する面が平坦に形成された一対の熱盤にて被加工物の形状を整え、且つ熱圧締を行う構成としているので、継ぎ目状の欠陥も発生しない。
【００１０】
また、被加工物が押圧されている時の上部熱盤と前記下部熱盤との間隔を規定する熱盤間隔規定手段であって、第１の領域と第２の領域とでは熱盤の間隔が異なるよう構成されたものをさらに有する、構成としてもよい。このような構成とすることによって、第１の領域と第２の領域とで被加工物の厚みや荷重を変えることができる。例えば、第１の領域においては熱盤の間隔を大きめにとることによって被加工物に加わる荷重を小さくし、且つ第２の領域においては熱盤の間隔を小さくして被加工物に大きな荷重を加えることができる。また、被加工物が熱圧締の過程で反応して収縮又は膨張するような材料を用いている場合は、各領域の熱盤間隔を収縮または膨張の程度を考慮した大きさに調整することによって、最終的に所望の厚みの被加工物を得ることができる。例えば、熱圧締の工程中に収縮する材料を被加工物とする場合は、第２の領域における熱盤の間隔をより一層小さくして所望の荷重、厚みで熱圧締が行われるようにする。
【００１１】
また、熱盤間隔規定手段は、上部熱盤側と下部熱盤側とに設けられたディスタンスバーの対であり、上部熱盤側のディスタンスバーと下部熱盤側のディスタンスバーとが当接することによって、上部熱盤と下部熱盤との間隔が規定され、ディスタンスバーの対は、第１の領域と第２の領域に夫々少なくとも一対ずつ設けられている。
【００１２】
また、第１の領域に配された該被加工物を押圧する第１押圧部と、第２の領域に配された被加工物を押圧する第２押圧部とを押圧手段が有する構成としてもよい。これによって、第１押圧部は第１の領域の被加工物を充分に押圧できる程度の低い荷重で熱盤を駆動させることができるようになり、単一の押圧部で第１及び第２の領域の双方を押圧する場合と比べて、動力のロスを抑えることができる。
【００１３】
ここで、第１の温度は被加工物のガラス転位温度に略等しい。また、第２の温度は被加工物の成形温度に略等しい。被加工物が熱硬化性樹脂である場合は、成形温度は、例えば熱硬化性樹脂の硬化温度域に設定される。
【００１４】
また、被加工物搬送手段が、第１及び第２の押圧手段が被加工物を押圧していない時に該被加工物を移動させる構成としてもよい。例えば、被加工物搬送手段は、一対のプーリを有する下側プーリ対に掛け渡され、その上に被加工物が載置される下側無端ベルトと、一対のプーリを有する上側プーリ対に掛け渡され、被加工物を介して下側無端ベルトと対向するように配置されている上側無端ベルトと、上側無端ベルトと前記下側無端ベルトとを駆動するベルト駆動手段と、を有し、下側無端ベルトの上側の部分及び前記上側無端ベルトの下側の部分は上部及び下部熱盤の間に配置されており、被加工物は下側無端ベルトの上側の部分と上側無端ベルトの下側の部分とに挟まれた状態で搬送されるとともに、上部及び下部熱盤によって前記下側無端ベルトの上側の部分と前記上側無端ベルトの下側の部分ごと押圧されるようになっている。また、ベルト駆動手段は、例えば上側及び下側無端ベルトを介して被加工物を把持可能なグリッパと、搬送方向及び、搬送方向の反対方向である後退方向に前記グリッパを往復移動させるグリッパ駆動手段と、を有する。また、グリッパ駆動手段は、例えばシリンダ機構によってグリッパを往復移動させる。また、グリッパは、例えば上部及び下部熱盤に対して搬送方向側又は後退方向側のいずれかに配置されている。
【００１５】
また、下側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されており、上側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されている。これによって、無端ベルトにテンションを与えることができる。また、下側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して搬送方向及び後退方向に微小移動可能に支持されており、上側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して搬送方向及び後退方向に微小移動可能に支持されている。本構成においては、無端ベルトの一部が熱盤間に配置されているため、上部熱盤が下部熱盤に近接すると、ベルトが引っ張られることになる。この構成においては、プーリ対の一方を微小移動可能とすることによって、ベルトが熱盤によって引っ張られた時に生じる過度の張力を緩和し、ベルトの破断が防止される。
【００１６】
また、無端ベルトは、例えばスチールなどの金属製のベルトである。或いは、耐熱性の樹脂（ポリイミド）等によって形成された樹脂製のベルトである。
【００１７】
また、上側無端ベルト及び下側無端ベルトの上部熱盤と下部熱盤の間にある部分同士を互いに近接させる方向に付勢するベルト付勢手段をさらに有する構成としてもよい。このような構成とすると、熱盤によって被加工物が押圧されていない時に無端ベルトを熱盤から離すことができる。また、ベルト付勢手段が、上部及び下部熱盤による該被加工物の押圧が終了して両熱盤が互いに離間した後、所定時間上側及び下側無端ベルトと被加工物とが当接した状態を保持し、次いで両無端ベルトの少なくとも一方が被加工物から徐々に離れるよう、上側及び下側無端ベルトを付勢する構成としてもよい。このような構成とすると、熱盤が被加工物を開放した時に急に無端ベルトが跳ね上がって製品が破損することはない。
【００１８】
また、例えば、ベルト付勢手段は、上部熱盤の上流側及び下流側に設けられ、上側無端ベルトの下側の部分を上面側から付勢するとともに、上側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の上側付勢ローラと、下部熱盤双方の上流側及び下流側に設けられ、下側無端ベルトの上側の部分を下面側から付勢するとともに、下側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の下側付勢ローラを有する。
【００１９】
また、上部及び下部熱盤において、第２の領域よりも搬送方向側に第３の領域が定められており、両熱盤の第３の領域を第３の温度に加熱する第３の加熱手段をさらに有し、被加工物搬送手段は、被加工物を第２の領域から第３の領域に搬送する構成としてもよい。このような構成とすると、熱圧締を二回に分けて行うことが可能であり、第１の領域での被加工物のプレス時間を長くすることなく、熱圧締に掛ける時間を長くすることができる。また、押圧手段は第３の領域に配された被加工物を押圧する第３押圧部を有する構成としてもよい。
【００２０】
また、例えば第３の温度は第２の温度に略等しく、熱盤間隔規定手段は、被加工物が押圧されている時の第３の領域における上部熱盤と前記下部熱盤との間隔を、第２の領域における該間隔に略等しい間隔に規定する。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば成型時に被加工物に欠陥を発生させずに長尺状の製品を製造可能な連続プレス装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態のプレス装置１の全体図を示したものである。本実施形態のプレス装置１は、合成繊維シートに樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数積層させた被加工物を熱圧締し、所定の厚さの板状の製品を生成する装置である。なお、製品は、数メートル毎にカットされた長尺状の部材である。図１に示されるように、プレス装置１の装置本体２は、真空チャンバ１０の中に配置されており、装置本体２による一連のプレス動作は、真空チャンバ１０の中で真空状態にて行われるようになっている。
【００２３】
図１に示されているように、装置本体２は、真空チャンバ１０の略中央に配置されており、装置本体の図中右側にはプリプレグシートのロールＲが複数配置されるシート配置エリア１６が、図中左側には製品が配置される製品配置エリア１７が、夫々配置されている。シート配置エリア１６及び製品配置エリア１７の近傍の真空チャンバ１０側面には、夫々入口扉１８及び出口扉１９が設けられている。従って、入口扉１８からプリプレグシートのロールＲを補充し、出口扉１９から製品を取り出すことができる。また、製品配置エリア１７と装置本体２との間にはカッタ２２が配置されており、装置本体２によって連続成形される製品を適度な長さにカットするようになっている。
【００２４】
以下、真空チャンバ１０の構造に付き説明する。真空チャンバ１０には、真空チャンバ１０からエアを抜くための真空ポンプ１５ａと、真空チャンバ１０にエアを導入するための弁１５ｂが設けられている。本実施形態においては、真空ポンプ１５ａの作動及び弁１５ｂの開閉を制御することにより、真空チャンバ１０の内部の気圧を真空と大気圧の間で変化させることができる。すなわち、プリプレグシートの補充や製品の取り出し時には、真空チャンバ１０内の気圧を大気圧とし、また、被加工物の熱圧締時には真空チャンバ１０内の気圧を真空とする。
【００２５】
また、図１に示されているように、装置本体２は、主脚部２４２を介して、ベースＢに剛体支持されるようになっている。真空チャンバ１０は、チャンバ支持脚１１によって、ベースＢに支持されるようになっている。また、真空チャンバ１０の底面１２には開口部１２ａが複数設けられており、主脚部２４２の各々は開口部１２ａを貫通するよう配置されている。また、開口部１２ａの外縁からベースＢに渡って、装置本体２の主脚部２４２はベローズ管１４に覆われている。ベローズ管１４の上端１４ａと開口部１２ａ、及びベローズ管１４の下端１４ｂとベースＢとは、全周溶接によって接合されており、開口部１２ａを介して真空チャンバ１０内にエアが入ることを防止している。
【００２６】
本実施形態においては、このように、装置本体２の主脚部２４２と真空チャンバとが接触しないようになっている。また、真空チャンバ１０の内壁部と装置本体もまた、互いに接触してはいない。従って、真空チャンバ１０の内外の気圧差により、真空チャンバ１０にゆがみが発生したとしても、真空チャンバ１０と接触していない装置本体２にはゆがみは発生しない。これによって、真空下においても、装置本体２によって、精密なプレス加工が可能となる。
【００２７】
次いで、装置本体２の構成に付き説明する。図２は、装置本体２の側面図である。図２に示されるように、装置本体２は、上下方向に配列された一対のベルト機構１２０、１４０で被加工物を挟んで搬送する搬送機構１００と、搬送機構１００の中に配置され、搬送される被加工物を熱圧締するホットプレス機構３００と、搬送機構１００の中に配置され、熱圧締後の被加工物の熱を奪いながらプレスするコールドプレス機構４００と、を有する。搬送機構１００、ホットプレス機構３００、コールドプレス機構４００は、フレーム部２００を介してベースＢに剛体支持されている。より詳細には、ベースＢにはレベリングプレート２４１が固定されており、フレーム部２００の主脚部２４２は、レベリングボルト２４３を介してレベリングプレート２４１上に取り付けられるようになっている。
【００２８】
以下、搬送機構１００の構成に付き、詳細に説明する。本実施形態においては、図１に示されているように、シート配置エリア１６に配置されているプリプレグシートのロールＲからプリプレグシートＳを引き出し、これを製品配置エリア１７に搬送するよう構成されている。以下の説明においては、シート配置エリア１６のある側（図中右側）を「上流側」、製品配置エリア１７のある側（図中左側）を「下流側」と定義する。また、上流側から下流側に向う方向を「搬送方向」、下流側から上流側に向う方向を「後退方向」と定義する。
【００２９】
搬送機構１００の上側ベルト機構１２０は、下流側のプーリ１２１、上流側のプーリ１２２及び両プーリ１２１、１２２に掛け渡されている無端ベルトであるスチールベルト１２３を有する。プーリ１２１、１２２の回転軸１２１ａ、１２２ａは、夫々軸受１２１ｂ、１２２ｂを介してフレーム２００の上部フレーム部２１０に回転可能に取り付けられている。ここで、軸受１２１ｂ及び１２２ｂは、互いに離れる方向に付勢されており、スチールベルト１２３には所定の張力が付与されている。このため、スチールベルト１２３の下側の部分１２３ａを上流側から下流側に移動させると、スチールベルト１２３とプーリ１２１、１２２との間に働いている摩擦力によって、プーリ１２１、１２２は図中時計回り方向に回動する。
【００３０】
次に、スチールベルト１２３にテンションを与えるための機構につき説明する。図３は、上側ベルト機構のプーリ１２１及び１２２近傍の側面図である。図示されているように、軸受１２２ｂはフレーム２００の上部フレーム部２１０の上流側端に、軸受１２１ｂは下流側端に、それぞれ取り付けられている。
【００３１】
上部フレーム部２１０の上流側端部（図中右側）には、搬送方向に伸びる一対のレール部２１２ａ、２１２ｂと、下流側でレール部２１２ａ、２１２ｂを連結する連結部２１２ｃを備えたコの字状のガイドフレーム２１２が形成されている。軸受１２２ｂは、ガイドフレーム２１２のレール部２１２ａ、２１２ｂに挟まれ、搬送方向及び後退方向のみに移動可能となっている。また、連結部２１２ｃには搬送／後退方向に伸びるねじ１２２ｃが取り付けられている。ねじ１２２ｃの上流側先端は軸受１２２ｂと係合しており、ねじ１２２ｃを回動させることによって、軸受１２２ｂの位置決めを行うことができる。位置決めを行った後、ナットによって、連結部２１２ｃ及び軸受１２２ｂとねじ１２２ｃとを固定する。これによって、軸受１２２ｂが固定される。
【００３２】
また、上部フレーム２１０の下流側端部には、搬送方向に伸びる一対のレール部２１１ａ、２１１ｂを備えたガイドフレーム２１１が形成されている。上側ベルト機構１２０における下流側の軸受１２１ｂは、ガイドフレーム２１１のレール部２１１ａ、２１１ｂに挟まれ、搬送／後退方向のみに移動可能となっている。また、上部フレーム２１０にはシリンダ１２１ｃが取り付けられている。シリンダ１２１ｃの下流側先端は軸受１２１ｂと係合しており、シリンダ１２１ｃによって、軸受１２１ｂは下流側に付勢されるようになっている。これによって、スチールベルト１２３にテンションが付与される。なお、下流側の軸受１２１ｂについては、搬送／後退方向に微小移動可能としている。ホットプレス機構３００及びコールドプレス機構４００によって、スチールベルト１２３の下側の部分１２３ａが下方に引っ張られるが、このような場合に本実施形態においてはスチールベルト１２３に従属して軸受１２１ｂ及びプーリ１２１が後退方向に微小移動するため、スチールベルト１２３に過度の張力が加わることはない。従って、本実施形態においてはスチールベルト１２３がホットプレス機構３００及びコールドプレス機構４００に引っ張られても破断しないようになっている。
【００３３】
また、図２に示されているように、搬送機構１００の下側ベルト機構１４０は、下流側のプーリ１４１、上流側のプーリ１４２及び両プーリ１４１、１４２に掛け渡されている無端ベルトであるスチールベルト１４３を有する。プーリ１４１、１４２の回転軸１４１ａ、１４２ａは、夫々軸受１４１ｂ、１４２ｂを介してフレーム２００の下部フレーム部２３０に回転可能に取り付けられている。ここで、軸受１４１ｂ及び１４２ｂは、互いに離れる方向に付勢されており、スチールベルト１４３には所定の張力が付与されている。このため、スチールベルト１４３の上側の部分１４３ａを上流側から下流側に移動させると、スチールベルト１４３とプーリ１４１、１４２との間に働いている摩擦力によって、プーリ１４１、１４２は図中反時計回り方向に回動する。
【００３４】
下側ベルト機構１４０のプーリ１４１、１４２を支持する軸受１４１ｂ、１４２ｂを付勢するための機構は、上側ベルト機構１２０のものと同様である。すなわち、上流側の軸受１４２ｂは、ねじによって位置決め、固定される。また、下流側の軸受１４１ｂは搬送／後退方向に微小移動可能となっており、シリンダ機構によって搬送方向に付勢されている。
【００３５】
上側ベルト機構１２０のスチールベルト１２３の下の部分１２３ａ、下側ベルト機構１４０のスチールベルト１４３の上の部分１４３ａ、及び両スチールベルトに挟まれた被加工物は、グリッパ１５０によって搬送方向に送られるようになっている。以下、このグリッパ１５０の構造につき説明する。
【００３６】
図２に示されているように、グリッパ１５０は、一対の把持プレート１５１、１５２と、この把持プレート１５１、１５２を支持する一対のボディ１５５（後述）とを有している。上側把持プレート１５１は、上側ベルト機構１２０のスチールベルト１２３の上側の部分１２３ｂと下側の部分１２３ａの間に配置されており、また、下側把持プレート１５２は、下側ベルト機構１４０のスチールベルト１４３の上側の部分１４３ａと下側の部分１４３ｂの間に配置されている。この把持プレート１５１、１５２を互いに近づけるよう駆動すると、両把持プレート１５１、１５２の間にスチールベルト１２３、１４３及びスチールベルト１４３の上に配置された被加工物Ｍが挟み込まれるようになっている。
【００３７】
次に、グリッパ１５０の構造の詳細を説明する。図４は、本実施形態のグリッパ１５０の側面図、図５は、グリッパ１５０を搬送方向側から投影した正面図である（図２におけるＩ−Ｉ線図）。また、図６は、グリッパ１５０の上面図であり、図７はグリッパ１５０の下側把持プレート１５２を下方から投影した図である（図５におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線図）。また、図８は、グリッパ１５０によって被加工物Ｍを搬送する手順を示した側面図である。
【００３８】
図４、５に示されているように、把持プレート１５１、１５２は、スチールベルトの幅方向に伸びる板状の部材であり、夫々グリッパ１５０のボディ１５５に対して鉛直方向にスライド可能に構成されている。より具体的には、ボディ１５５の搬送方向側の側面には、把持プレート支持レール１５５ｂが設けられており、この把持プレート支持レール１５５ｂと各把持プレートに設けられた係合部１５１ａ、１５２ａ（図６、７）とが係合することによって、把持プレート１５１、１５２の移動方向が鉛直方向のみとなるよう規制されている。把持プレート１５１、１５２は油圧又は空圧駆動のシリンダ１５６ａ、１５６ｂとシリンダロッド１５７ａ、１５７ｂを有する第１及び第２シリンダ駆動機構１５６、１５７によって、互いに近接／離間するように駆動される。シリンダ駆動機構１５６のシリンダ１５６ａはボディ１５５に固定されており、シリンダ１５６ｂの先端は下側把持プレート１５２に固定されている。従って、シリンダ駆動機構１５６を駆動することによって下側把持プレート１５２を上下動させることができる。また、シリンダ駆動機構１５７のシリンダ１５７ａは下側把持プレート１５２の下面に固定されており、シリンダロッド１５７ｂは上側把持プレート１５１に固定されている。従って、シリンダ駆動機構１５７を駆動することによって、上側把持プレート１５１を下側把持プレート１５２に対して近接／離間させることができる。なお、図４及び５に示されているように、第１シリンダ機構１５６のシリンダ１５６ａは、ボディ１５５の夫々に一つずつ（すなわち下側把持プレート１５２の幅方向両端に）設けられており、また、第２シリンダ機構１５７のシリンダ１５７ａは、下側把持プレート１５２の４隅に一つずつ配置されている。
【００３９】
シリンダ駆動機構１５６を駆動して下側把持プレート１５２を第１の量持ち上げ、同時に、シリンダ駆動機構１５７を駆動して上側把持プレート１５１が下側把持プレートに第１の量より多い第２の量だけ近づくようにすると、下側把持プレート１５２が上昇すると共に上側把持プレート１５１が降下し、両プレート１５１、１５２は互いに近づく。一方、シリンダ駆動機構１５６を駆動して下側把持プレート１５２を第１の量降下させ、同時に、シリンダ駆動機構１５７を駆動して上側把持プレート１５１が下側把持プレートに第１の量より多い第２の量だけ遠ざかるようにすると、下側把持プレート１５２が降下すると共に上側把持プレート１５１が上昇し、両プレート１５１、１５２は互いに遠ざかる。
【００４０】
図２、４、５に示されるように、下部フレーム部２３０には、レール２３１が搬送／後退方向に沿って設けられている。グリッパ１５０のボディ１５５の底面にはこのレール２３１と係合する脚部１５５ａが設けられている。この係合によって、グリッパ１５０はレール２３１に沿って上流側から下流側へ、また、下流側から上流側へ移動可能となっている。なお、図５に示されているように、レール２３１は、幅方向に２本並べて設けられている。
【００４１】
グリッパ１５０による被加工物Ｍの搬送は以下の手順で行われる。まず、グリッパ１５０が上流側に後退した初期状態（図８（ａ））から、シリンダ１５６、１５７を駆動して把持プレート１５１、１５２を互いに近接させる。すると、図８（ｂ）のように、グリッパ１５０の把持プレート１５１、１５２がスチールベルト１２３、１４３及び被加工物を挟んだ状態となる。
【００４２】
この状態から、グリッパ１５０を搬送方向に移動すると、スチールベルト１２３、１４３及びプーリ１２１、１２２、１４１、１４２は、グリッパ１５０の移動に伴って回動し、図８（ｃ）のように被加工物が搬送方向に向けて搬送される。
【００４３】
グリッパ１５０は、ホットプレス機構３００の手前まで移動した（図４中一点鎖線にて示されている位置）後、把持プレート１５１、１５２を互いに遠ざけるように駆動してスチールベルト１２３、１４３及び被加工物Ｍを開放する（図８（ｄ））。次いで、グリッパ１５０は後退方向に後退する。この時、把持プレート１５１、１５２はスチールベルト１２３、１４３を挟み込んでいないので、グリッパ１５０が後退してもスチールベルト１２３、１４３及びその間にある被加工物Ｍは動かない。この結果、図８（ａ）の初期状態に戻る。そして、再び把持プレート１５１、１５２の間にスチールベルト１２３、１４３及び被加工物Ｍを挟み込んで搬送方向に移動する。このように、把持プレート１５１、１５２を開閉させながらグリッパ１５０を往復移動させることによって、間欠的にスチールベルトを搬送方向に移動させることができ、これによって被加工物が搬送される。
【００４４】
グリッパ１５０の前進／後退は、シリンダ機構によって行われる。図２に示されるように、シリンダ機構を構成するシリンダ１５３は、下部フレーム２３０に固定されている。そして、シリンダ１５３の中に一端が挿置されるピストン１５４は、リンク機構１５４ａを介してグリッパ１５０のボディ１５５に取り付けられる。そして、シリンダ１５３を駆動してピストン１５４を進退させることによって、グリッパ１５０は前進／後退する。なお、図５及び６に示されているように、シリンダ１５３とピストン１５４、リンク機構１５４ａは夫々２つずつ設けられている。
【００４５】
次いで、ホットプレス機構３００の構造につき説明する。図９は、ホットプレス機構３００の側断面図であり、また、図１０はホットプレス機構を下流側から投影した正面図（図２のＩＩ−ＩＩ線図）である。図９に示されるように、ホットプレス機構３００は、上下方向に移動可能に構成された上部熱盤３２２と、固定されている下部熱盤３２４との間で被加工物を熱圧締するよう構成された装置である。上部フレーム部２１０に搬送方向側及び後退方向側から上部熱盤支持フレーム３１２が固定支持されており、上部熱盤３２２は、上部熱盤支持フレーム３１２の下から熱盤移動用シリンダ機構３７０及び可動定盤３３６を介して吊り下げられている。また、下部熱盤３２４は、下部フレーム部２３０の上に支柱２４４を介して固定支持されているテーブル定盤３１４上に固定されている。
【００４６】
本実施形態においては、図２及び１０に示されるように、上部熱盤３２２は、３対（６つ）の熱盤移動用シリンダ機構３７０によって上部熱盤支持フレーム３１２から吊り下げられている。図１０に示されるように、シリンダ機構３７０は、シリンダ３７１と、このシリンダ３７１から下方に伸びるロッド３７２と、このロッド３７２の先端に設けられているリンク機構３７３とを有する。シリンダ３７１は、上部熱盤支持フレーム３１２の側面に固定されている。また、ロッド３７２と可動定盤３３６とは、リンク機構３７３によって連結されている。従って、ロッド３７２を駆動することによって、可動定盤３３６を上下動させることができる。なお、熱盤移動用シリンダ機構３７０は空圧又は油圧機構によってロッド３７２を進退させるようになっている。
【００４７】
また、本実施形態においては、熱盤移動用シリンダ機構３７０によって上部熱盤３２２を降下させて被加工物が熱盤間に挟まれた状態とした後に、上部熱盤３２２を下方に押圧してプレスを行うプレスシリンダ機構３４０が、上部熱盤支持フレーム３１２に６つ備えられている。各プレスシリンダ機構３４０は、ピストン３４２と、ピストン３４２が挿置されるスリーブ３４４と、スリーブ３４４を上部熱盤支持フレーム３１２の下面に固定するための固定用プレート３４６と、を有する。固定用プレート３４６は、例えば溶接などの手段によってスリーブ３４４と一体化しており、固定プレート３４６をボルト３４８（図１０）によって上部熱盤支持フレーム３１２に締結することによって、スリーブ３４４は上部熱盤支持フレーム３１２に取り付けられる。また、可動定盤３３６は、ピストン３４２の下端に固定されている。従って、図示しない油圧ポンプによってスリーブ３４４内の油圧を制御することによって、所望の荷重で被加工物をプレスすることができる。
【００４８】
また、図９及び１０に示されているように、可動定盤３３６の下面からは、上部熱盤の幅方向両側に、鉛直下向きに伸びる上部ディスタンスバー３５２が複数設けられている。同様に、テーブル定盤３１４の上面からは、下部熱盤の幅方向両側に、鉛直上向きに伸びる下部ディスタンスバー３５４が複数設けられている。上部ディスタンスバー３５２の各々は、下部ディスタンスバー３５４の各々と対向して配置されており、プレスシリンダ機構３４０によって上部熱盤３２２を下部熱盤３２４に近づけるよう駆動すると、上部ディスタンスバー３５２の下面は下部ディスタンスバー３５４の上面と当接し、上部熱盤３２２はそれ以上下がらなくなる。すなわち、ディスタンスバー３５２、３５４によって、熱圧締時における上部熱盤３２２と下部熱盤３２４との間隔、すなわち被加工物の厚みを制御することができる。
【００４９】
上部熱盤３２２、下部熱盤３２４共に、ヒータ（不図示）を内蔵しており、各熱盤を所望の温度に昇温させることができる。また、上部熱盤３２２の熱がピストン側に逃げないように、可動定盤３３６と上部熱盤３２２との間には、断熱材３３４が設けられている。同様に、下部熱盤３２４の熱がテーブル定盤３１４側に逃げないように、テーブル定盤３１４と下部熱盤との間には断熱材３３８が設けられている。
【００５０】
本実施形態においては、ホットプレス機構３００には、上流側にある予熱ゾーン３００ａ、搬送／後退方向において略中央部にある第１加熱ゾーン３００ｂ及び下流側にある第２加熱ゾーン３００ｃが定められている。各ゾーンの搬送方向寸法はほぼ同じであり、各ゾーンには２つのプレスシリンダ機構３４０が配置されている。また、各ゾーンの搬送方向の寸法と、グリッパ１５０（図２）による被加工物の送り量はほぼ等しく構成されている。従って、本実施形態においては、被加工物は、順次予熱ゾーン３００ａ、第１加熱ゾーン３００ｂ、第２加熱ゾーン３００ｃにてプレスされる。
【００５１】
また、上部及び下部熱盤３２２、３２４の温度、ディスタンスバー３５２、３５４の長さ（すなわち熱盤間隔）は、ゾーン３００ａ、３００ｂ、３００ｃ毎に異なるものとすることができる。すなわち、被加工物の厚みは、被加工物の物性に応じて、対応するディスタンスバー３５２、３５４の長さを調節することにより、ゾーン毎に別個に制御可能である。
【００５２】
また、プレスシリンダ機構３４０は、ゾーン３００ａ、３００ｂ、３００ｃ毎に別個に駆動されるようになっている。本実施形態においては、各ゾーンの被加工物に加えられる荷重は、ディスタンスバー３５２、３５４の長さ及び、被加工物の寸法及び物性のみによって決まる。すなわち、ディスタンスバー３５２と３５４が当接した後は、スリーブ３４４内の油圧を上昇させて可動定盤３３６に加える荷重を増大させたとしても、その荷重増大分はディスタンスバー３５２、３５４を介してテーブル定盤３１４が受けることになり、熱盤３２２、３２４が被加工物Ｍに加える荷重に影響を与えることはない。換言すれば、各プレスシリンダ機構３４０は被加工物Ｍを充分にプレスできるだけの荷重を可動定盤３３６に与えられればよく、それ以上の荷重を与えても動力のロスにしかならない。そして、本実施形態においては被加工物の反応の程度やディスタンスバー３５２、３５４の長さがゾーンごとに異なるものとすることができるため、一般に、被加工物に加えるべき荷重の大きさはゾーン毎に異なる。従って、プレスシリンダ機構３４０のピストン３４２に加えられる荷重をゾーン毎に別個に制御することによって、ゾーン３００ａ、３００ｂ、３００ｃの各々に配置された被加工物Ｍをプレスするのに必要な荷重のみで上部熱盤３２２を駆動することができるようになり、動力のロスを必要最低限に抑えることができる。
【００５３】
ホットプレス機構３００によって熱圧締された被加工物は、次にグリッパ１５０によってコールドプレス機構４００に送られる。図２に示されるように、コールドプレス機構４００は、プレスシリンダ機構４４０を介して上部フレーム部２１０から吊り下げられている上部冷却盤４２２と、下部フレーム部２３０の上に支持バー２４８を介して固定されている下部冷却盤４２４とを有する。上部冷却盤４２２、下部冷却盤４２４共に、内部に冷媒（水、空気、オイルなど）を循環させるための管路が設けられており、冷媒を循環させることによって冷却盤４２２、４２４の温度は熱盤３２２、３２４よりも低く保たれている。また、プレスシリンダ機構４４０は、上部冷却盤４２２を下部冷却盤４２４に対して離間／近接させるよう駆動することができる。
【００５４】
本実施形態においては、プレスシリンダ４４０を駆動して上部冷却盤４２２を降下させることによって、被加工物を上部冷却盤４２２と下部冷却盤４２４に密着させることができる。この時、被加工物の温度は両冷却盤４２２、４２４より高いため、被加工物から冷却盤４２２、４２４に向って熱の移動が発生し、被加工物の温度は低下する。従って、ホットプレス機構３００によって熱圧締された被加工物をコールドプレス機構４００によって冷却することができる。なお、上部冷却盤４２２及び下部冷却盤４２４の搬送方向寸法は、グリッパ１５０による一回の送り量よりもわずかに大きいので、ホットプレス機構３００から順次排出される熱圧締済の被加工物は、漏れなくコールドプレス機構４００によって冷却されるようになっている。
【００５５】
また、図９に示されているように、ホットプレス機構３００の搬送方向両端には、スチールベルト１２３、１４３を支持するためのニップロール機構３６１、３６２、３６３、３６４が設けられている。ニップロール機構３６１はホットプレス機構３００の下流側でスチールベルト１２３を、３６２は上流側でスチールベルト１２３を、３６３は下流側でスチールベルト１４３を、３６４は上流側でスチールベルト１４３を、夫々支持している。
【００５６】
次に、各ニップロール機構３６１〜３６４の構造につき、以下説明する。図９に示されているように、ニップロール３６１ａ〜３６４ａと、このニップロールを両端で回転可能に支持する軸受部３６１ｂ〜３６４ｂとを有する。次いで、ニップロール機構の付勢手段につき、詳説する。図１１は、下流側のニップロール機構３６１及び３６３を示す側面図である。図示されているように、ニップロール３６１ａ、３６３ａの各々はシリンダ機構３６１ｃ、３６３ｃによって、弾性的に付勢されている。すなわち、上側ベルト機構１２０のスチールベルト１２３を支持するニップロール３６１ａは、下方に付勢されており、一方、下側ベルト機構１４０のスチールベルト１４３を支持するニップロール３６３ａは、上方に付勢されている。なお、上流側のニップロール機構３６２及び３６４にも、夫々ニップロール機構３６１及び３６３と略同一のシリンダ機構が設けられている。
【００５７】
上部熱盤３２２と下部熱盤３２４とが離間している、すなわち熱圧締が行われていない時は、ニップロール機構３６１〜３６４は、スチールベルト１２３、１４３と上部及び下部熱盤３２２、３２４とがわずかに離れるように、スチールベルト１２３、１４３を付勢する。また、この状態から上部熱盤３２２を下降させると、上側ベルト機構１２０のスチールベルト１２３が上部熱盤３２２と当接し、次いでスチールベルト１２３は上部熱盤３２２と一体となって下方に移動する。この時、ニップロール３６１ａ、３６２ａもまた、スチールベルト１２３に当接したまま下方に移動するよう、ニップロール機構３６１、３６２のシリンダ機構が制御される。次いで、上側ベルト機構１２０のスチールベルト１２３は被加工物を介して下側ベルト機構１４０のスチールベルト１４３と当接し、さらに上部熱盤３２２が下降すると、上部熱盤３２２の移動に伴って下側ベルト機構１４０のスチールベルト１４３もまた下降して下部熱盤３２４と当接する。この時、ニップロール３６３ａ、３６４ａもまた、スチールベルト１４３に当接したまま下方に移動する。以上のようなプロセスによって、被加工物が熱盤間でプレスされる。このように、本実施形態においては、スチールベルト１２３、１４３は熱盤３２２及び３２４の角に強くは当たらないようにニップロール機構３６１〜３６４に付勢されており、ベルトが破損しにくくなっている。
【００５８】
また、プレス終了後、上部熱盤３２２は下部熱盤３２４から急速に離れる。この時、ニップロール機構３６１〜３６４のシリンダ機構は、しばらくの間（例えば１秒間）上部スチールベルト１２３、１４３と被加工物Ｍが当接するよう制御され、次いで、スチールベルト１２３、１４３を徐々に上部及び下部熱盤３２２、３２４に向って移動させる。従って、急速なスチールベルトの上下動によって、被加工物が破損することは無い。
【００５９】
また、グリッパ１５０（図４）が被加工物を把持している時は、スチールベルト１２３、１４３の移動に伴って、上流側のニップロール３６２ａ及び３６４ａは互いに近接するように移動し、スチールベルト１２３の下の部分１２３ａ及びスチールベルト１４３の上の部分１４３ａが略水平となるように、スチールベルト１２３、１４３を付勢する。従って、グリッパの把持プレート１５１、１５２のエッジによってスチールベルトを破損することは無い。
【００６０】
本実施形態においては、図２に示されるように、スチールベルト１２３の上の部分１２３ｂ及びスチールベルト１４３の下の部分１４３ｂには、リムーバ１２５及び１４５が設けられている。リムーバ１２５、１４５は、例えばドクターブレードなどを備えており、プレス処理によってスチールベルト１２３、１４３の外周面に付着した樹脂片を除去する。
【００６１】
以上説明した本実施形態のプレス装置１による、被加工物のプレス手順につき説明する。なお、以下の説明においては熱硬化樹脂を含むプリプレグシートを被加工物Ｍとして成形する。また、被加工物Ｍの先端からグリッパ１５０による送り量分の長さの部分を第１部分、第１部分に対して上流側に隣接する送り量分の長さの部分を第２部分、第２部分に対して上流側に隣接する送り量分の長さの部分を第３部分、第３部分に対して上流側に隣接する送り量分の長さの部分を第４部分と定義する。
【００６２】
まず、グリッパ１５０（図４）によって、第１部分をホットプレス機構３００の予熱ゾーン３００ａ（図９）に送る。次いで、熱盤移動用シリンダ機構３７０（図１０）を駆動して、熱盤３２２、３２４の間に被加工物Ｍの第１部分が挟まれるようにする。さらに、プレスシリンダ機構３４０を駆動して被加工物Ｍの第１部分がプレスされる。ここで、予熱ゾーン３００ａにおける熱盤３２２、３２４の温度は被加工物の樹脂成分の硬化温度より低く、ガラス転位温度程度の温度に制御されている。このため、第１部分の樹脂部分は軟化するが、温度が低いために被加工物の熱硬化はほとんど進行せず、第１部分は所望の厚みに整えられる。
【００６３】
次いで、プレスシリンダ機構３４０の油圧を低減させると共に熱盤移動用シリンダ機構３７０によって熱盤３２２、３２４を互いに離間させて被加工物Ｍを開放する。さらに、グリッパ１５０によって、被加工物Ｍを搬送方向に送る。この結果、被加工物Ｍの第１部分は第１加熱ゾーン３００ｂに移動し、また、第２部分が予熱ゾーン３００ａに移動する。次いで、熱盤３２２、３２４を互いに近接させるように熱盤移動用シリンダ機構３７０を駆動するとともに、プレスシリンダ機構３４０を駆動して上部熱盤３２２に荷重を加える。これによって、被加工物Ｍの第１部分は第１加熱ゾーン３００ｂで、また第２部分は予熱ゾーン３００ａで、それぞれプレスされる。ここで、第１加熱ゾーン３００ｂにおける熱盤３２２、３２４の温度は予熱ゾーン３００ａにおける熱盤温度よりも高いため、被加工物Ｍの第１部分では熱硬化反応がある程度進行する。また、予熱ゾーン３００ａでは、第２部分の形状が整えられる。なお、被加工物Ｍは熱硬化反応によって多少収縮するため、第１加熱ゾーン３００ｂにて被加工物をプレスする際の熱盤の間隔が、予熱ゾーン３００ａにおける熱盤間隔よりも多少狭くなるように、ディスタンスバー３５２、３５４（図１０）の間隔は定められている。
【００６４】
次いで、プレスシリンダ機構３４０の油圧を低減させると共に熱盤移動用シリンダ機構３７０によって熱盤３２２、３２４を互いに離間させて被加工物Ｍを開放する。さらに、グリッパ１５０によって、被加工物Ｍを搬送方向に送る。この結果、被加工物Ｍの第１部分は第２加熱ゾーン３００ｃに移動し、第２部分が第１加熱ゾーン３００ｂに移動し、且つ第３部分が予熱ゾーン３００ａに移動する。次いで、熱盤３２２、３２４を互いに近接させるように熱盤移動用シリンダ機構３７０を駆動するとともに、プレスシリンダ機構３４０を駆動して上部熱盤３２２に荷重を加える。これによって、被加工物Ｍの第１部分は第２加熱ゾーン３００ｃで、第２部分は第１加熱ゾーン３００ｂで、第３部分は予熱ゾーン３００ａで、それぞれプレスされる。ここで、第２加熱ゾーン３００ｃにおける熱盤３２２、３２４の温度は第１加熱ゾーン３００ｂと大凡同じである。被加工物Ｍは、第１、第２加熱ゾーン３００ｂ、３００ｃで順次加熱されることによって、熱硬化反応を最後まで進行させる。従って、被加工物Ｍの第１部分は、所望の断面形状に成形される。また、第１加熱ゾーンでは、第２部分の熱硬化反応がある程度進行する。また、予熱ゾーン３００ａでは、第３部分の形状が整えられる。なお、第２加熱ゾーンにて被加工物Ｍの熱硬化反応がさらに進行して被加工物が収縮するので、第２加熱ゾーン３００ｃにて被加工物をプレスする際の熱盤の間隔が、第１加熱ゾーン３００ｂにおける熱盤間隔よりも多少狭くなるように、ディスタンスバー３５２、３５４の間隔は定められている。
【００６５】
次いで、プレスシリンダ機構３４０の油圧を低減させると共に熱盤移動用シリンダ機構３７０によって熱盤３２２、３２４を互いに離間させて被加工物Ｍを開放する。さらに、グリッパ１５０によって、被加工物Ｍを搬送方向に送る。この結果、被加工物Ｍの第１部分はホットプレス機構３００から排出され、コールドプレス機構４００の冷却盤４２２、４２４の間に搬送される。また、第２部分は第２加熱ゾーン３００ｃに移動し、第３部分が第１加熱ゾーン３００ｂに移動し、且つ第４部分が予熱ゾーン３００ａに移動する。次いで、熱盤３２２と３２４及び冷却盤４２２と４２４を互いに近接させるように熱盤移動用シリンダ機構３７０及びプレスシリンダ４４０（図２）を駆動し、プレスシリンダ機構３４０を駆動して上部熱盤３２２に荷重を加える。これによって、被加工物Ｍの第１部分と冷却盤４２２、４２４が当接して第１部分は冷却される。また、第２部分は第２加熱ゾーン３００ｃで、第３部分は第１加熱ゾーン３００ｂで、第４部分は予熱ゾーン３００ａで、それぞれプレスされる。
【００６６】
このように、本実施形態のプレス装置１においては、被加工物の搬送とプレスとを交互に行って、熱盤や冷却盤よりも搬送方向寸法が大きい、長尺の被加工物Ｍを成形することができる。また、被加工物Ｍは、予熱ゾーン３００ａでまず形状が整えられ、次いで第１加熱ゾーン３００ｂと第２加熱ゾーン３００ｃで熱硬化反応によって成形され、そしてコールドプレス機構４００にて冷却される。このように、まず予熱を行って形状を整えた後に熱圧締を行う構成としているので、形状が整っていない状態で熱硬化反応が進行することによる被加工物Ｍの欠陥（プリプレグの繊維の乱れ、樹脂の流れ、被加工物の白化、厚みむらなど）は発生しない。また、本実施形態においては、予熱及び熱圧締の双方を一対の継ぎ目のない大型の熱盤３２２、３２４で行っている。このため、熱盤よりも搬送方向寸法の大きい被加工物を成形する場合であっても、継ぎ目のような欠陥は発生しない。
【００６７】
また、本実施形態においては、被加工物Ｍの加熱を第１加熱ゾーン３００ｂと第２加熱ゾーン３００ｃの二箇所で行っている。すなわち、熱圧締を行う時間は、予熱時間の２倍である。低温でプレスを行う予熱ゾーン３００ａであっても、被加工物Ｍの熱硬化はわずかに進行する。本実施形態においては、このように予熱時間よりも熱圧締時間を長くとることができるため、熱硬化をほとんど進行させることなく予熱ゾーン３００ａで被加工物Ｍの形状を整え、且つ、加熱ゾーンで熱硬化を完了させることができる。なお、本実施形態においては、予熱ゾーン１つに対して加熱ゾーンを２つ用意しているが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、各ゾーンの数は被加工物を形成する樹脂材料に応じて適宜変更することができる。
【００６８】
また、本実施形態においては熱硬化性樹脂を含む材料を熱圧締しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂を含む被加工物にも適用可能である。すなわち、熱可塑性樹脂を含む被加工物を熱圧締する場合は、まず予熱ゾーンにて低温で被加工物の形状を整える。この時、被加工物はあまり加熱されないので粘度が高くなり、樹脂の流動は防止される。次いで、第１、第２加熱ゾーンにて高温で被加工物の成形を行い、冷却盤にて形状を固定する。
【００６９】
また、本実施形態においては、グリッパ１５０はホットプレス機構３００に対して後退方向側に配置されている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではなく、グリッパ１５０はホットプレス機構３００に対して搬送方向側、すなわち、ホットプレス機構３００とコールドプレス機構４００の間や、コールドプレス機構に対して搬送方向側に配置されていても良い。
【００７０】
また、本実施形態においては、鋼製のスチールベルト１２３、１４３を回動させることによって被加工物Ｍを搬送するようになっているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、スチールベルト１２３、１４３の代わりに他の金属の無端ベルトや、ポリイミドなどの耐熱性の樹脂にて形成される無端ベルトを使用しても良い。
【００７１】
また、本実施形態においては、上部熱盤３２２及び下部熱盤３２４にヒータが内蔵され、これによって両熱盤が加熱されるようになっている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば熱盤に熱媒体を循環させることによって加熱を行う構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態のプレス装置の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態のプレス装置の装置本体の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態のプレス装置の上側ベルト機構のプーリの側面図である。
【図４】本発明の実施の形態のプレス装置のグリッパの側面図である。
【図５】図２のＩ−Ｉ矢視図である。
【図６】本発明の実施の形態のグリッパの上面図である。
【図７】図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線図である。
【図８】本発明の実施の形態における、グリッパによる被加工物の搬送手順を説明するための側面図である。
【図９】本発明の実施の形態のホットプレス機構の側断面図である。
【図１０】図２のＩＩ−ＩＩ線図である。
【図１１】本発明の実施の形態のプレス装置における下流側のニップロール機構を示す側面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ プレス装置
２ 装置本体
１０ 真空チャンバ
１００ 搬送機構
１２０ 上側ベルト機構
１２１、１２２ プーリ
１２１ｂ、１２２ｂ 軸受
１２１ｃ シリンダ
１２２ｃ ねじ
１２３ スチールベルト
１４０ 下側ベルト機構
１４１、１４２ プーリ
１４１ｂ、１４２ｂ 軸受
１４３ スチールベルト
１５０ グリッパ
１５１、１５２ 把持プレート
１５３ シリンダ
１５４ ピストン
２００ フレーム部
２１０ 上部フレーム部
２１２ ガイドフレーム
２３０ 下部フレーム部
２３１ レール
３００ ホットプレス機構
３００ａ 予熱ゾーン
３００ｂ 第１加熱ゾーン
３００ｃ 第２加熱ゾーン
３２２ 上部熱盤
３２４ 下部熱盤
３４０ プレスシリンダ機構
３５２、３５４ ディスタンスバー
３６１〜３６４ ニップロール機構
３７０ 熱盤移動用シリンダ機構
４００ コールドプレス機構
４２２ 上部冷却盤
４２４ 下部冷却盤
Ｂ ベース
Ｍ 被加工物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面が平坦に形成された上部熱盤と、
前記上部熱盤の下面と対向するよう設けられ、上面が平坦に形成された下部熱盤であって、前記上部及び下部熱盤には、夫々第１の領域と、該第１の領域から前記熱盤の面方向に隣接する第２の領域とが定められているものと、
両熱盤の該第１の領域を第１の温度に加熱する第１の加熱手段と、
両熱盤の該第２の領域を該第１の温度より高い第２の温度に加熱する第２の加熱手段と、
前記上部及び下部熱盤の少なくとも一方を駆動して両熱盤間に配置された被加工物を押圧する押圧手段と、
該第１の領域から該第２の領域に向う搬送方向に、両熱盤によって熱圧締される被加工物を搬送する、被加工物搬送手段と、
を有する、連続プレス装置。
【請求項２】
該被加工物が押圧されている時の前記上部熱盤と前記下部熱盤との間隔を規定する熱盤間隔規定手段であって、第１の領域と第２の領域とでは該間隔が異なるよう構成されたものをさらに有する、ことを特徴とする請求項１に記載の連続プレス装置。
【請求項３】
前記熱盤間隔規定手段は、前記上部熱盤側と下部熱盤側とに設けられたディスタンスバーの対であり、
前記上部熱盤側のディスタンスバーと前記下部熱盤側のディスタンスバーとが当接することによって、前記上部熱盤と前記下部熱盤との間隔が規定され、
前記ディスタンスバーの対は、該第１の領域と第２の領域に夫々少なくとも一対ずつ設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載の連続プレス装置。
【請求項４】
前記押圧手段は、該第１の領域に配された該被加工物を押圧する第１押圧部と、該第２の領域に配された該被加工物を押圧する第２押圧部と、を有する、ことを特徴する請求項２又は３に記載の連続プレス装置。
【請求項５】
前記第１の温度は該被加工物のガラス転位温度に略等しい、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の連続プレス装置。
【請求項６】
前記第２の温度は該被加工物の成形温度に略等しい、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項７】
該被加工物が熱硬化性樹脂を含み、該成形温度は該熱硬化性樹脂の硬化温度域に設定されている、ことを特徴とする請求項６に記載の連続プレス装置。
【請求項８】
前記被加工物搬送手段は、前記第１及び第２の押圧手段が該被加工物を押圧していない時に該被加工物を移動させる、ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項９】
前記被加工物搬送手段は、
一対のプーリを有する下側プーリ対に掛け渡され、その上に該被加工物が載置される下側無端ベルトと、
一対のプーリを有する上側プーリ対に掛け渡され、該被加工物を介して前記下側無端ベルトと対向するように配置されている上側無端ベルトと、
前記上側無端ベルトと前記下側無端ベルトとを駆動するベルト駆動手段と、
を有し、
前記下側無端ベルトの上側の部分及び前記上側無端ベルトの下側の部分とは、前記上部及び下部熱盤の間に配置されており、
該被加工物は前記下側無端ベルトの上側の部分と前記上側無端ベルトの下側の部分とに挟まれた状態で搬送されるとともに、前記上部及び下部熱盤によって前記下側無端ベルトの上側の部分と前記上側無端ベルトの下側の部分ごと押圧されるようになっている、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項１０】
前記ベルト駆動手段は、
前記上側無端ベルトの下側の部分及び前記下側無端ベルトの上側の部分を介して該被加工物を把持可能なグリッパと、
該搬送方向及び、該搬送方向の反対方向である後退方向に前記グリッパを往復移動させるグリッパ駆動手段と、
を有する、ことを特徴とする請求項９に記載の連続プレス装置。
【請求項１１】
前記グリッパ駆動手段は、シリンダ機構によって前記グリッパを往復移動させる、ことを特徴とする請求項１０に記載の連続プレス装置。
【請求項１２】
前記グリッパは、前記上部及び下部熱盤に対して、搬送方向側又は後退方向側のいずれかに配置されている、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の連続プレス装置。
【請求項１３】
前記下側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されており、
前記上側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されている、
ことを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項１４】
前記下側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して該搬送方向及び該後退方向に微小移動可能に支持されており、
前記上側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して該搬送方向及び該後退方向に微小移動可能に支持されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載の連続プレス装置。
【請求項１５】
前記上側無端ベルト及び下側無端ベルトは金属製のベルトである、ことを特徴とする請求項９から１４のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項１６】
前記上側無端ベルト及び下側無端ベルトは樹脂製ベルトである、ことを特徴とする請求項９から１４のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項１７】
前記上側無端ベルトの下側の部分と下側無端ベルトの上側の部分とを互いに近接させる方向に付勢するベルト付勢手段をさらに有する、ことを特徴とする請求項９から１６のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項１８】
前記ベルト付勢手段は、上部及び下部熱盤による該被加工物の押圧が終了して両熱盤が互いに離間した後、所定時間上側及び下側無端ベルトと該被加工物とが当接した状態を保持し、次いで両無端ベルトの少なくとも一方が他方から徐々に離れるよう、前記上側及び下側無端ベルトを付勢する、ことを特徴とする請求項１７に記載の連続プレス装置。
【請求項１９】
前記ベルト付勢手段は、
前記上部熱盤の上流側及び下流側に設けられ、前記上側無端ベルトの下側の部分を上面側から付勢するとともに、前記上側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の上側付勢ローラと、
前記下部熱盤双方の上流側及び下流側に設けられ、前記下側無端ベルトの上側の部分を下面側から付勢するとともに、前記下側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の下側付勢ローラと、
を有する、ことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の連続プレス装置。
【請求項２０】
前記上部及び下部熱盤の、前記第２の領域よりも搬送方向側には第３の領域が定められており、
両熱盤の該第３の領域を第３の温度に加熱する第３の加熱手段をさらに有し、
前記被加工物搬送手段は、該被加工物を該第２の領域から該第３の領域に搬送する、
ことを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項２１】
前記押圧手段は、該第３の領域に配された該被加工物を押圧する第３押圧部を有する、ことを特徴とする請求項２０に記載の連続プレス装置。
【請求項２２】
該第３の温度は該第２の温度に略等しく、
前記熱盤間隔規定手段は、該被加工物が押圧されている時の該第３の領域における前記上部熱盤と前記下部熱盤との間隔を、該第２の領域における該間隔に略等しい間隔に規定する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の連続プレス装置。
【請求項２３】
前記上部及び下部熱盤に対して搬送方向側に配置された、互いに対向する第１及び第２の冷却盤をさらに有し、
前記被加工物搬送手段は、該被加工物を前記上部及び下部熱盤の間から、前記第１及び第２の冷却盤の間に移動させ、
前記上部及び下部熱盤によって熱圧締されたあとの該被加工物の熱が該第１及び第２の冷却盤に移動できるように前記第１及び第２の冷却盤の温度を制御する冷却盤温度制御手段と、
前記第１及び第２の冷却盤の少なくとも一方を駆動して、該被加工物に該第１及び第２の冷却盤を当接させる冷却盤駆動手段と、
をさらに有する、ことを特徴とする請求項１から２２のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項２４】
前記冷却盤温度制御手段は、前記第１及び第２の冷却盤を前記第１の温度よりも低い第４の温度に維持する、ことを特徴とする請求項２３に記載の連続プレス装置。
【請求項１】
下面が平坦に形成された上部熱盤と、
前記上部熱盤の下面と対向するよう設けられ、上面が平坦に形成された下部熱盤であって、前記上部及び下部熱盤には、夫々第１の領域と、該第１の領域から前記熱盤の面方向に隣接する第２の領域とが定められているものと、
両熱盤の該第１の領域を第１の温度に加熱する第１の加熱手段と、
両熱盤の該第２の領域を該第１の温度より高い第２の温度に加熱する第２の加熱手段と、
前記上部及び下部熱盤の少なくとも一方を駆動して両熱盤間に配置された被加工物を押圧する押圧手段と、
該第１の領域から該第２の領域に向う搬送方向に、両熱盤によって熱圧締される被加工物を搬送する、被加工物搬送手段と、
を有する、連続プレス装置。
【請求項２】
該被加工物が押圧されている時の前記上部熱盤と前記下部熱盤との間隔を規定する熱盤間隔規定手段であって、第１の領域と第２の領域とでは該間隔が異なるよう構成されたものをさらに有する、ことを特徴とする請求項１に記載の連続プレス装置。
【請求項３】
前記熱盤間隔規定手段は、前記上部熱盤側と下部熱盤側とに設けられたディスタンスバーの対であり、
前記上部熱盤側のディスタンスバーと前記下部熱盤側のディスタンスバーとが当接することによって、前記上部熱盤と前記下部熱盤との間隔が規定され、
前記ディスタンスバーの対は、該第１の領域と第２の領域に夫々少なくとも一対ずつ設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載の連続プレス装置。
【請求項４】
前記押圧手段は、該第１の領域に配された該被加工物を押圧する第１押圧部と、該第２の領域に配された該被加工物を押圧する第２押圧部と、を有する、ことを特徴する請求項２又は３に記載の連続プレス装置。
【請求項５】
前記第１の温度は該被加工物のガラス転位温度に略等しい、ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の連続プレス装置。
【請求項６】
前記第２の温度は該被加工物の成形温度に略等しい、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項７】
該被加工物が熱硬化性樹脂を含み、該成形温度は該熱硬化性樹脂の硬化温度域に設定されている、ことを特徴とする請求項６に記載の連続プレス装置。
【請求項８】
前記被加工物搬送手段は、前記第１及び第２の押圧手段が該被加工物を押圧していない時に該被加工物を移動させる、ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項９】
前記被加工物搬送手段は、
一対のプーリを有する下側プーリ対に掛け渡され、その上に該被加工物が載置される下側無端ベルトと、
一対のプーリを有する上側プーリ対に掛け渡され、該被加工物を介して前記下側無端ベルトと対向するように配置されている上側無端ベルトと、
前記上側無端ベルトと前記下側無端ベルトとを駆動するベルト駆動手段と、
を有し、
前記下側無端ベルトの上側の部分及び前記上側無端ベルトの下側の部分とは、前記上部及び下部熱盤の間に配置されており、
該被加工物は前記下側無端ベルトの上側の部分と前記上側無端ベルトの下側の部分とに挟まれた状態で搬送されるとともに、前記上部及び下部熱盤によって前記下側無端ベルトの上側の部分と前記上側無端ベルトの下側の部分ごと押圧されるようになっている、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項１０】
前記ベルト駆動手段は、
前記上側無端ベルトの下側の部分及び前記下側無端ベルトの上側の部分を介して該被加工物を把持可能なグリッパと、
該搬送方向及び、該搬送方向の反対方向である後退方向に前記グリッパを往復移動させるグリッパ駆動手段と、
を有する、ことを特徴とする請求項９に記載の連続プレス装置。
【請求項１１】
前記グリッパ駆動手段は、シリンダ機構によって前記グリッパを往復移動させる、ことを特徴とする請求項１０に記載の連続プレス装置。
【請求項１２】
前記グリッパは、前記上部及び下部熱盤に対して、搬送方向側又は後退方向側のいずれかに配置されている、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の連続プレス装置。
【請求項１３】
前記下側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されており、
前記上側プーリ対のプーリの一方は他方に対して離間する方向に付勢されている、
ことを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項１４】
前記下側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して該搬送方向及び該後退方向に微小移動可能に支持されており、
前記上側プーリ対のプーリの一方は、他方に対して該搬送方向及び該後退方向に微小移動可能に支持されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載の連続プレス装置。
【請求項１５】
前記上側無端ベルト及び下側無端ベルトは金属製のベルトである、ことを特徴とする請求項９から１４のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項１６】
前記上側無端ベルト及び下側無端ベルトは樹脂製ベルトである、ことを特徴とする請求項９から１４のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項１７】
前記上側無端ベルトの下側の部分と下側無端ベルトの上側の部分とを互いに近接させる方向に付勢するベルト付勢手段をさらに有する、ことを特徴とする請求項９から１６のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項１８】
前記ベルト付勢手段は、上部及び下部熱盤による該被加工物の押圧が終了して両熱盤が互いに離間した後、所定時間上側及び下側無端ベルトと該被加工物とが当接した状態を保持し、次いで両無端ベルトの少なくとも一方が他方から徐々に離れるよう、前記上側及び下側無端ベルトを付勢する、ことを特徴とする請求項１７に記載の連続プレス装置。
【請求項１９】
前記ベルト付勢手段は、
前記上部熱盤の上流側及び下流側に設けられ、前記上側無端ベルトの下側の部分を上面側から付勢するとともに、前記上側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の上側付勢ローラと、
前記下部熱盤双方の上流側及び下流側に設けられ、前記下側無端ベルトの上側の部分を下面側から付勢するとともに、前記下側無端ベルトの進行にともなって回動するよう構成されている一対の下側付勢ローラと、
を有する、ことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の連続プレス装置。
【請求項２０】
前記上部及び下部熱盤の、前記第２の領域よりも搬送方向側には第３の領域が定められており、
両熱盤の該第３の領域を第３の温度に加熱する第３の加熱手段をさらに有し、
前記被加工物搬送手段は、該被加工物を該第２の領域から該第３の領域に搬送する、
ことを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項２１】
前記押圧手段は、該第３の領域に配された該被加工物を押圧する第３押圧部を有する、ことを特徴とする請求項２０に記載の連続プレス装置。
【請求項２２】
該第３の温度は該第２の温度に略等しく、
前記熱盤間隔規定手段は、該被加工物が押圧されている時の該第３の領域における前記上部熱盤と前記下部熱盤との間隔を、該第２の領域における該間隔に略等しい間隔に規定する、
ことを特徴とする請求項２１に記載の連続プレス装置。
【請求項２３】
前記上部及び下部熱盤に対して搬送方向側に配置された、互いに対向する第１及び第２の冷却盤をさらに有し、
前記被加工物搬送手段は、該被加工物を前記上部及び下部熱盤の間から、前記第１及び第２の冷却盤の間に移動させ、
前記上部及び下部熱盤によって熱圧締されたあとの該被加工物の熱が該第１及び第２の冷却盤に移動できるように前記第１及び第２の冷却盤の温度を制御する冷却盤温度制御手段と、
前記第１及び第２の冷却盤の少なくとも一方を駆動して、該被加工物に該第１及び第２の冷却盤を当接させる冷却盤駆動手段と、
をさらに有する、ことを特徴とする請求項１から２２のいずれかに記載の連続プレス装置。
【請求項２４】
前記冷却盤温度制御手段は、前記第１及び第２の冷却盤を前記第１の温度よりも低い第４の温度に維持する、ことを特徴とする請求項２３に記載の連続プレス装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２８７３０（Ｐ２００９−２８７３０Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９１８５９（Ｐ２００７−１９１８５９）
【出願日】平成１９年７月２４日（２００７．７．２４）
【出願人】（０００２４２２４２）北川精機株式会社 (26)
【出願人】（０００１０７６１９）スターライト工業株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２４日（２００７．７．２４）
【出願人】（０００２４２２４２）北川精機株式会社 (26)
【出願人】（０００１０７６１９）スターライト工業株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
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