树脂板成形装置 【技术领域】
本发明是有关于一种持续冷却加压树脂板的树脂板成形装置。
背景技术
关于依照加热压、冷却冲压顺序，移动夹持于压板之间的树脂板，以透过压板加热、加压及冷却、加压树脂板的树脂板成形装置，则以专利文献1、专利文献2所记载的IC卡制造用冲压装置最广为人知。专利文献1是将夹住树脂板等所构成的IC卡被以加工物依照热压、冷压顺序移动于相当于压板的镜面板之间，让树脂板经过加热、加压及冷却、加压后再成形出IC卡。此外，专利文献2是将卡的构成母材收纳于可维持相当于压板内部真空度的热压用金属板(plate)之间，再依照直列配置的预热压部、加热压部及冷却冲压部顺序予以移动，让树脂板经过加热、加压及冷却、加压后则成形出IC卡。该专利文献2的热压用金属板是，为热压用金属板水平方向定位因而形成嵌合突起、及嵌合该嵌合突起的嵌合孔。
但依照加热压、冷却冲压顺序，移动夹持于前述压板之间的树脂板，再透过压板将树脂板进行加热、加压及冷却、加压的树脂板成形装置方面，在加热压往冷却冲压的压板之间，移动夹持的树脂板时有时会开放加压力，而造成压板与树脂板偏位。为此，专利文献2便透过热压用金属板地嵌合突起与嵌合孔以行定位。但专利文献2在加热压时，会因可动热压盘而增强加压热金属板，即使是例如可吸附支撑热金属板间的真空压，也会在加热压工程结束后可动热压盘上升时，而黏贴前述可动热压盘与热金属板，如此一来便会在压板树脂板之间发生些许的偏位。这种压板与树脂板之间的些微偏位，会与成形不良息息相关，尤其是通过压板执行细微凹凸复印，就会因偏位而造成复印位移，而发生显著的成形不良。此外，在专利文献1、专利文献2方面，因个别配设加热压与冷却冲压，因此冲压时会遇到无法用预期的曲线(curve)逐渐降低树脂板温度以进行加压的问题。
专利文献1：日本特开2001-239536号公报(权利要求1、0026、图1、图8)
专利文献2：特开2002-301600号公报(权利要求3、0029、图1、图2、图3、图10)
【发明内容】
本发明有鉴于上述问题，其目的在于提供一种解决从加热压将压板与树脂板搬运到冷却冲压时，树脂板压板引起偏位的问题、防止对压板发生树脂板偏位的树脂板成形装置；以及透过加热压进行加压时，也通过强力加压树脂板，以防树脂板变形的树脂板成形装置；以及通过冲压装置进行加压时，可用预期曲线逐渐降低树脂板温度以进行加压的树脂板成形装置；及以更简单的机构实现树脂板成形装置。
本发明的技术手段包括：
第一，如本发明所述的树脂板成形装置，其特征在于：设有接触树脂板内外两面的蓄热板、加热前述蓄热板的加热机构、对树脂板压固支撑蓄热板的蓄热板压固机构、通过蓄热板压固机构所压固支撑的蓄热板、将树脂板搬运到下一个工程的搬运机构、透过前述搬运机构所搬运的蓄热板、及持续冷却加压树脂板的冲压机构。
第二，根据上述的树脂板成形装置，其特征还在于，蓄热板压固机构是配设于蓄热板的夹具机构。
根据上述第一或第二所述的树脂板成形装置，其特征还在于，蓄热板是由主体部板厚3mm至20mm的铁、与导热率高于铁导热率的金属板所构成。
根据上述任一项所述的树脂板成形装置，其特征还在于，接触蓄热板背面的加热机构加热板的调节温度，高于树脂板的玻璃转移温度；接触蓄热板背面的冲压机构冷却板的调节温度，则低于树脂板的玻璃转移温度。
本发明的功效：本发明设置有接触树脂板内外两面的蓄热板、加热蓄热板的加热机构、对树脂板压固支撑蓄热板的蓄热板压固机构、通过蓄热板压固机构所压固支撑的蓄热板、将树脂板搬运到下一个工程的搬运机构、透过搬运机构所搬运的蓄热板、及持续冷却加压树脂板的冲压机构。并在压固支撑状态下，将加热后的蓄热板及树脂板搬运到冲压机构，因此可防止加热蓄热板与树脂板之间发生偏位而导致成形不良。
【附图说明】
图1：树脂板成形装置的侧视图。
图2：树脂板成形装置上的蓄热板、与该压固机构重要部位放大图。
【具体实施方式】
以下基于图面所示，详细说明本发明实施形态。图1为本发明树脂板成形装置侧视图。图2为本发明树脂板成形装置上的蓄热板与该压固机构重要部位放大图。
图中揭示树脂板成形装置11是让接触于树脂板A与该内外两面的上下蓄热板17a、17b呈一体后，透过搬运机构15送至加热机构13，以执行上下蓄热板17a、17b的加热后，再透过搬运机构15将上下蓄热板17a、17b与树脂板A搬运到冲压机构14，再通过上下蓄热板17a、17b持续冷却加压树脂板A。如图1所示的树脂板成形装置11是由，配设于真空室41中的装载.装卸机构12、加热机构13、冲压机构14、让前述各机构间循环上下蓄热板17a、17b与树脂板A〔与上下蓄热板17a、17b与树脂板(成形品)〕方式所配设的搬运机构15、以及在搬运中压固透过前述搬运机构15所搬运的上下蓄热板17a、17b及上下蓄热板17a、17b的蓄热板压固机构16等所构成。
关于各机构的说明，装载.装卸机构12是由未标示于图面上的搬运装置进行搬运，再从上下蓄热板17a、17b之间装卸已完成复印成形的树脂板(成形品)后，将未成形的树脂板A，装载于上下蓄热板17a、17b之间。以装载.装卸机构12而言，是在基座19上配设定位装载下蓄热板17a的装载.装卸用载物台(stage)18；前述装载.装卸用载物台18的上方，则配设了仅可支撑上蓄热板17b的上蓄热板夹持机构20、及升降上蓄热板17b的上蓄热板升降机构21。此外，前述装载.装卸用载物台18的一端，则将用于装载.装卸树脂板A的移载机械手臂22，配设成可朝水平方向及升降方向移动。此外，前述移载机械手臂22的侧面则配设了，重叠装载未成形树脂板A、已完成复印成形树脂板(成形品)的装载台23等。
加热机构13用以加热与树脂板A呈一体支撑的上下蓄热板17a、17b，而被配设于装载.装卸机构12的下一个工程。加热机构13在基座19上则配设了加热下蓄热板17a的下加热板24，而与前述下加热板24对置、且配设了加热上蓄热板17b的上加热板25。相较于各上下蓄热板17a、17b，前述下加热板24与上加热板25是由热容量较大的构件所构成，内部则配设了加热媒体的流通通路。此外，为了提升在下加热板24与上加热板25上，与上下蓄热板17a、17b接触的接触面24a、25a传热性，而呈现出各平坦面。上加热板25上则有固定移动机构的升降用汽缸26连杆(rod)26a，上加热板25则可对下加热板24进行升降。本实施形态的上加热板25升降用汽缸26，具备可让加热板24、25将热传热到上下蓄热板17a、17b的压固力即可，而不是具备透过上下蓄热板17a、17b，在树脂板A上执行复印成形的加压力。此外，加热机构并未限定为上述机构，也可透过红外线、加热气体、通电等加热与蓄热上下蓄热板。
冲压机构14是透过加热机构13所加热.蓄热的上下蓄热板17a、17b，持续冷却加压树脂板A后，则在该树脂板A上进行复印成形，而被配设于加热机构13的下一个工程。冲压机构14则在基座19上配设了冷却下蓄热板17a的下冷却板27，而与前述下冷却板27对置的是配设在冷却上蓄热板17b的上冷却板28。前述上冷却板27、上冷却板28与上下蓄热板17a、17b相较之下，前述下冷却板27与上冷却板28是由热容量较大的构件所构成，内部则配设了冷却媒体的流通通路。此外，在下冷却板27与上冷却板28上，与上下蓄热板17a、17b接触的接触面27a、28a因传热性佳而呈各平坦面。上冷却板28则被固定于可动盘29，前述可动盘29则被固定于加压机构的加压汽缸30活塞(ram)30a上。因此冲压机构14被设置成，可通过前述加压汽缸30、升降可动盘29及上冷却板28，再透过上下蓄热板17a、17b加压树脂板A。
此外，在前述装载.装卸机构12、加热机构13及冲压机构14之间，则配设了将树脂板A压固支撑呈一体的上下蓄热板17a、17b搬运到下一个工程的搬运机构15。本实施形态的搬运机构15，除了可使用滚轮式输送机(roller conveyer)，也可使用链条式输送机(chain conveyer)，亦可将搁板输送机(slat conveyer)搁板视为蓄热板。此外，也可通过将上下蓄热板等用于移动(transfer)冲压的夹盘(chunk)装置、多轴移载机械手臂进行移载。此外，也可将上下蓄热板等搭载于旋转台上，再转动旋转台以进行搬运，并可将下蓄热板自体作成自由振荡式。
接下来，将针对上下蓄热板17a、17b进行说明。上下蓄热板17a、17b是由，树脂板A所装载的下蓄热板17a、及装载于树脂板A上的上蓄热板17b所构成。而且，在前述下蓄热板17a方面，至少有一方接触树脂板A的加压面、与同于上蓄热板17b接触树脂板A的加压面，形成出复印细微凹凸的复印面31a、31b。在本实施形态上，构成复印面31a、31b的复印板，是由镍制压模机(stamper)32a、32b所构成，可安装压模机32a、32b的上下蓄热板17a、17b主体部33a、33b是由导热率高于铁的金属～黄铜所构成。而且，下蓄热板17a及上蓄热板17b主体部33a、33b内接触面34a、34b，为了得以接触各加热机构13加热板24，25的接触面24a、25a、或冲压机构14冷却板27、28的接触面27a、28a各面而构成出平面。此外，本实施形态上的上下蓄热板17a、17b的主体部33a、33b板厚各为5mm。再者，从强度与热容量关系来看，上下蓄热板17a、17b的主体部33a、33b板厚最好是3mm至20mm。此外，上下蓄热板17a、17b的材质，最好采用导热率高于铁的金属。另外，也可将上下蓄热板17a、17b视为铁板，再将铜板等张贴于接触面34a、34b。此外，上升上冷却板28时，为了防止上冷却板28与上蓄热板17b黏合，也可至少对一个接触面28a、34b实施梨地加工(dry etching)。此外，主体部33a、33b加压面也可作成平面，装载树脂板A的部分也可形成凹状。
下蓄热板17a主体部33a的两侧，则配设了蓄热板压固机构16。蓄热板压固机构16用于针对树脂板A压固支撑上下蓄热板17a、17b。针对蓄热板压固机构16各部位进行说明后可得知，下蓄热板17a的主体部33a两侧部分，各固定了由剖面略呈L字型所定长度钢材所构成的L型构件35。前述L型构件35之中，在连续设置于前述主体部33a的短边部35a上，则以水平方向支撑可转动的转动轴36，前述转动轴36上则固定了ㄈ字型之夹具构件37的一端37a。再者，前述夹具构件37则朝内各安装了ㄈ字型开口侧。而且，在前述夹具构件37其它端侧37b的ㄈ字型上开口的内侧部分，则形成出压固面37C。此外，前述L型构件35之中，从主体部33a偏离的长边部35b，则自前述主体部33a更低一层，在前述长边部35b端部附近，则水平支撑可转动的其它转动轴38，前述转动轴38上则固定了汽缸39的一端。而且，前述汽缸39被连接于未揭示在图面的压力源上，至少在夹紧时进行作动。但夹紧后，也可通过汽缸39让力量遍及到夹具构件37。此外，前述汽缸39的连杆39a端部，则以可转动方式安装于被固定在前述夹具构件37之其它端侧37b的轴37d上。此外，上蓄热板17b的两侧端部上方，则朝两端侧形成出薄倾斜面，前述倾斜面则形成出让前述夹具构件37压固面37C接触的被压固面40。因此通过前述构成，朝伸长汽缸39连杆39a的方向予以作动后，配设于下蓄热板17a的夹具构件37压固面37C，以压固上蓄热板17b之被压固面40的方式进行移动，并通过下蓄热板17a与上蓄热板17b，压固支撑树脂板A。此外，朝收缩方向作动汽缸39的连杆39a后，则透过下蓄热板17a与上蓄热板17b，解除树脂板A的压固支撑。再者，本实施形态的下蓄热板17a上则配设了，作动四个夹具构件37与该夹具构件37的四只汽缸39。因此可通过蓄热板压固机构16，而对树脂板A表面，朝直交方向压固上下蓄热板17a、17b，以防树脂板A朝水平方向偏位。
再者，关于配设于下蓄热板与上蓄热板的蓄热板压固机构，并未限定需以前述的夹具机构进行配设。也可采用例如非前述的夹具机构，而透过弹簧、磁铁、电动机以移动夹具构件，再压固上下蓄热板。此外，也可在不使用夹具机构的情况下，透过弹簧将一端蓄热板朝另一端蓄热板进行压固。而且，也可在上下蓄热板上配设，利用电动机进行转动的滚珠螺杆、及滚珠螺杆、螺帽所构成的蓄热板压固机构。
此外，蓄热板压固机构也可不配设于上下蓄热板，而配设于搬运机构上。也可采用将例如由橡胶金属板、布所构成的压固用输送带，配设于上下蓄热板的搬运路径上下处，以便持续搬运上下蓄热板、压固上下蓄热板、或通过导杆导向上下蓄热板的其中一方，移动输送带的同时改变导杆高度，以便将一方的蓄热板朝另一方蓄热板进行压固。再者，也可依据这些蓄热板压固机构的结构，变更搬运机构、装载.装卸机构等结构。
接下来将说明，通过本发明树脂板成形装置11复印成形树脂板A。本实施形态所用的是，适合成形大型导光板的压克力(acryl)板，该压克力板是透过压出机压出成形后再进行裁断。再者，本发明所用的树脂并未限定于压克力，一般所用的都是聚碳酸酯、环烯羟聚合物等热塑性树脂。此外，树脂板A的板厚也可不同。而且成形品除了复印成形光扩散板、透镜、磁盘、及燃料电池专用分离器等之外，也可作成积层成形的IC卡或电路板。本实施形态上的复印成形树脂板A，是在真空室41里的真空状态下执行，但并未限定必须在真空状态下成形。
装载.装卸机构12上，是通过自冲压机构14的上下蓄热板17a、17b、及当中夹持树脂板(成形品)而未揭示在图面的搬运装置进行搬运后，则作动蓄热板压固机构16的汽缸39，以便对树脂板(成形品)解除上下蓄热板17a、17b的压固支撑。接下来，则依序作动装载.装卸机构12的上蓄热板夹持机构20与上蓄热板升降机构21，以支撑与上升上蓄热板17b。接下来，则通过移载机械手臂22，从下蓄热板17a上取出已复印成形的树脂板(成形品)。再者，从冲压机构14搬运到装载.装卸机构12的上下蓄热板17a、17b及树脂板(成形品)冷却后，比较容易与上下蓄热板17a、17b及树脂板(成形品)进行脱膜，但从上下蓄热板17a、17b脱膜树脂板(成形品)时，也可供应空气、弯曲上下蓄热板17a、17b至少一方与树脂板(成形品)。接下来，取出树脂板(成形品)后，则通过相同移载机械手臂22，将未成形的树脂板A定位装载于下蓄热板17a上。接下来则只后退移载机械手臂22，并再度作动前述上蓄热板升降机构21与上蓄热板夹持机构20，再将上蓄热板17b装载于下蓄热板17a上。接下来，再度作动配设于下蓄热板17a的蓄热板压固机构16的汽缸39，再以压固上蓄热板17b被压固面40的方式，移动配设于下蓄热板17a夹具构件37的压固面37C，下蓄热板17a与上蓄热板17b之间，则压固支撑树脂板A。
接下来，被夹持于上下蓄热板17a、17b之间的树脂板A，透过搬运机构15搬运到下一个工程的加热机构13。将下蓄热板17a内凹部，嵌合装载.定位于加热机构13的下加热板24后，便作动上加热板25移动机构的升降用汽缸26，让上加热板25接触面25a，接触上蓄热板17b接触面34b。此时，加热板24、25温度至少高于树脂板A的玻璃转移温度，最好能在比玻璃转移温度高出约40℃至130℃的温度下做支撑。而且，依据加热机构13，透过上下蓄热板17a、17b遍及树脂板A的压固力最好低于，依据前述蓄热板压固机构16的夹具构件37，而透过上下蓄热板17a、17b遍及树脂板A的压固力。在加热机构13方面，对上下蓄热板17a、17b施加超过加热.蓄热所需的强烈压固后，可防止因压模机32a、32b而在树脂板A表面进行过度的复印、树脂板A侧面膨胀突出，引起侧面形状的变化的问题。此外，这是因用加热机构13执行强烈压固后会减弱压固力，利用冲压机构14再度进行强烈加压后，可能会对树脂板A造成复印位移的情况。因此本实施形态，通过加热机构13对树脂板A施加的压固力则低于0.4MPa。尤其是，相较于通过加热机构13对树脂板A的压固力，透过夹具构件37对树脂板A所施加的压固力较强，因此上加热板25上升时，可确实防止上加热板25接触面25a与上蓄热板17b发生贴合，而且也能有效防止发生前述复印位移。此外，加热机构13的装置或加压汽缸不需如同传统般的庞大加热压，因此可节约制造成本及营运成本。
通过加热机构13，加热被夹持于上下蓄热板17a、17b之间的树脂板A后，与该树脂板A及接触该内外两面的上下蓄热板17a、17b呈一体后，则透过搬运机构15搬运到下一个工程的冲压机构14，下蓄热板17a的内面凹部，则被嵌合与定位装载下冷却板27后，再作动冲压机构14的加压汽缸30，下降可动盘29及上冷却板28，让上冷却板28接触面28a，接触上蓄热板17b的接触面34b，再透过上下蓄热板17a、17b执行树脂板A的加压。在透过此冲压机构14对树脂板A进行初步加压方面，由于上下蓄热板17a、17b维持在，透过加热机构13加热到高于玻璃转移温度的状态下，因此是通过上下蓄热板17a、17b的压模机32a、32b，在树脂板A上进行复印成形。上下蓄热板17a、17b温度，在冲压机构14的加压中，是通过冷却板27、28冷却后再渐次下降，因此在加压后期方面，会下降到玻璃转移温度以下。本发明在利用冲压机构14进行加压时，对树脂板A所施加的压力方面，凹凸越深的复印所需压力就越高，但一般最好在2MPa乃至10Mpa，加压时间最好是5秒至40秒。再者，也可加压中改变对树脂板A所施加的压力。本发明可通过上下蓄热板17a、17b的温度控制、与上下蓄热板17a、17b的交换以变更热容量、及通过控制冷却板27、28温度，设定透过冲压机构14进行加压时的温度下降曲线。
冲压机构14经过前述加压时间后，则再度作动加压汽缸30，让可动盘29及上冷却板28上升。再者，由于本实施形态上的冲压机构14工程最需要加压时间，因此是配合此工程，设定同于其它工程的处理时间。接下来，通过冲压机构14持续冷却加压的树脂板(成形品)与上下蓄热板17a、17b，则透过配设于基座19后方且未揭示在图面的搬运机构，搬运于前述装载.装卸机构12。然后再度取出蓄热板压固机构16所解除的树脂板(成形品)。再者，透过冲压机构14开始加压后，再解除蓄热板压固机构16即可，但有鉴于搬运时的振动等问题、成形周期时间，最好在装载-装卸机构12位置上予以执行。
此外，虽然未针对本发明一一列举实施例，但并未限定于上述实施形态，本业者也可沿袭本发明主旨加以变更与适用。例如，以树脂板成形装置来说，当上下蓄热板与树脂板A接触之前，也可通过加热机构加热上下蓄热板。因此前述形态，则在加热机构后配设了装载机构。再者，前述形态最好能对树脂板A，尽可能以相同时机接触上下蓄热板。此外，用预热部预热上下蓄热板、树脂板A至少一端，透过装载机构进行接触后，也可用加热机构进行加热。此外，关于树脂板成形装置的加热机构与冲压机构方面，也可让上加热板与下加热板、上冷却板与下冷却板，同时朝上下蓄热板的接触面进行接触。而且上下蓄热板本身，也可拥有加热或冷却的至少一种能力。此外，树脂板成形装置，也可同时间歇处理数张树脂板A，而朝纵向加压树脂板A。