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技術 成形品製造装置、成形品の製造方法及び成形品

出願人 東芝機械株式会社
発明者 桃野政道
出願日 2015年7月13日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2015-139794
公開日 2017年1月26日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2017-019223
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等のブロー成形,熱成形
主要キーワード 敷設範囲 移動盤 同成形品 横姿勢 成形品製造装置 本サイクル ステンレス材料 インサート部材
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

シート部材を複雑な形状に賦形が可能な、成形品製造装置成形品の製造方法及び成形品を提供すること。

解決手段

成形品製造装置1は、シート部材100を搬送する搬送装置12と、搬送装置12で搬送されたシート部材100を加熱する加熱装置13と、シート部材100を賦形する型開閉装置52と、を備え、型開閉装置52は、シート部材100を複数回賦形する構成とする。

概要

背景

従来、熱可塑性樹脂材料により形成されたシート状の部材(以下、シート部材)を加熱した後、シート部材を金型に配置し、型締装置により金型を型締めすることで、シート部材を所定の形状に賦形して成形品成形する技術が知られている。成形品を成形するシート部材として、繊維材料と熱可塑性樹脂材料によりシート状に形成された熱可塑性プリプレグを用いる技術も知られている。

また、賦形したシート部材をインサート部材として射出成形を行うことで、成形品を成形する技術も知られている。このような射出成形を行う製造装置として、射出工程及び予備賦形工程を同時に開始させ、それぞれの工程を進行させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。

概要

シート部材を複雑な形状に賦形が可能な、成形品製造装置、成形品の製造方法及び成形品を提供すること。成形品製造装置1は、シート部材100を搬送する搬送装置12と、搬送装置12で搬送されたシート部材100を加熱する加熱装置13と、シート部材100を賦形する型開閉装置52と、を備え、型開閉装置52は、シート部材100を複数回賦形する構成とする。

目的

本発明は、シート部材を複雑な形状に賦形が可能な、成形品製造装置、成形品の製造方法及び成形品を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

シート部材を搬送する搬送装置と、前記搬送装置で搬送された前記シート部材を加熱する加熱装置と、前記シート部材を賦形する型開閉装置と、を備え、前記型開閉装置は、前記シート部材を複数回賦形することを特徴とする成形品製造装置

請求項2

さらに、制御装置を備え、前記制御装置は、前記型開閉装置に前記シート部材に対して複数回賦形させることを特徴とする請求項1に記載の成形品製造装置。

請求項3

前記制御装置は、前記型開閉装置に前記シート部材に対して複数回賦形させるときに、前記型開閉装置にて加熱された前記シート部材を一度賦形した後、前記加熱装置にて再度前記シート部材を加熱し、前記型開閉装置にて再度前記シート部材を賦形することを特徴とする請求項2に記載の成形品製造装置。

請求項4

前記制御装置は、前記型開閉装置に前記シート部材に対して複数回賦形させるときに、前記型開閉装置にて前記シート部材を賦形し、賦形動作が停止したところから再度前記型開閉装置にて前記シート部材を賦形することを特徴とする請求項3に記載の成形品製造装置。

請求項5

搬送装置によりシート部材を、前記シート部材を加熱する加熱装置に搬送して加熱し、前記搬送装置により、前記加熱装置で加熱された前記シート部材を金型内に搬送して配置し、前記金型により前記シート部材を複数回賦形する、ことを特徴とする成形品の製造方法。

請求項6

請求項5に記載の製造方法により製造された成形品。

技術分野

0001

本発明は、シート部材賦形して成形品を製造する成形品製造装置、成形品の製造方法及び成形品に関する。

背景技術

0002

従来、熱可塑性樹脂材料により形成されたシート状の部材(以下、シート部材)を加熱した後、シート部材を金型に配置し、型締装置により金型を型締めすることで、シート部材を所定の形状に賦形して成形品を成形する技術が知られている。成形品を成形するシート部材として、繊維材料と熱可塑性樹脂材料によりシート状に形成された熱可塑性プリプレグを用いる技術も知られている。

0003

また、賦形したシート部材をインサート部材として射出成形を行うことで、成形品を成形する技術も知られている。このような射出成形を行う製造装置として、射出工程及び予備賦形工程を同時に開始させ、それぞれの工程を進行させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0004

特開2012−179773号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上述した製造装置では、以下の問題があった。即ち、上述した製造装置では、予備賦形工程においてシート部材を賦形するが、この予備賦形工程はシート部材の固化要因もあり、一度しか行われない。そのため、シート部材の賦形を行う形状が複雑となると、一度の賦形工程では、シート部材を複雑な形状に賦形することは困難であるという問題がある。また、シート部材の温度の低下の度合いによっては、シート部材が固化し、賦形工程においてシート部材の折損が発生し、歩留まりの低下の原因となる。また、シート部材によって金型が損傷する虞もある。

0006

また、シート部材に熱可塑性プリプレグを用いた場合においては、熱可塑性プリプレグに繊維材料が用いられることから、プレス時に、熱可塑性プリプレグが伸びることが無い。このため、熱可塑性プリプレグを賦形する場合には、熱可塑性樹脂材料により形成されたシート部材と比べて、より複雑な形状に賦形することが困難である、という問題があった。

0007

そこで、本発明は、シート部材を複雑な形状に賦形が可能な、成形品製造装置、成形品の製造方法及び成形品を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0008

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の成形品製造装置、成形品の製造方法及び成形品は次のように構成されている。

0009

本発明の一態様によれば、成形品製造装置は、シート部材を搬送する搬送装置と、前記搬送装置で搬送された前記シート部材を加熱する加熱装置と、前記シート部材を賦形する型開閉装置と、を備え、前記型開閉装置は、前記シート部材を複数回賦形する。

0010

本発明の一態様によれば、成形品の製造方法は、搬送装置によりシート部材を、前記シート部材を加熱する加熱装置に搬送して加熱し、前記搬送装置により、前記加熱装置で加熱された前記シート部材を金型内に搬送して配置し、前記金型により前記シート部材を複数回賦形する。

0011

本発明の一態様によれば、成形品は、上記の成形品の製造方法により製造された成形品である。

発明の効果

0012

本発明によれば、シート部材を複雑な形状に賦形が可能な、成形品製造装置、成形品の製造方法及び成形品を提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の第1の実施形態に係る成形品製造装置の構成を模式的に示す斜視図。
同成形品製造装置を用いた成形品の製造方法の一を示す流れ図。
同成形品製造装置を用いた成形品の製造方法の一を示す流れ図。

実施例

0014

以下、本発明の第1の実施形態に係る成形品製造装置1を、図1乃至図3を用いて説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る成形品製造装置1の構成を模式的に示す斜視図、図2は成形品製造装置1を用いた成形品101の製造方法の一を示す流れ図、図3は成形品製造装置1を用いた成形品101の製造方法の一を示す流れ図である。

0015

図1に示すように、成形品製造装置1は、例えば、第1保管部11と、搬送装置12と、加熱装置13と、金型装置14と、射出装置15と、第2保管部16と、制御装置19と、を備えている。成形品製造装置1は、工場内等の敷設範囲2に配置されるとともに、金型装置14及び射出装置15がベース3上に配置される。成形品製造装置1は、例えば、シート部材100を加熱装置13で加熱後に金型装置14によりシート部材100を複数回賦形するとともに、射出装置15により射出成形することで成形品101を製造可能に形成されている。

0016

シート部材100は、例えば、熱可塑性樹脂を用いた材料によりシート状に形成されている。シート部材100は、例えば、熱可塑性プリプレグ100であり、本実施形態においては、シート部材100を熱可塑性プリプレグ100として、以下説明する。

0017

熱可塑性プリプレグ100は、ガラス炭素等の繊維材料及び熱可塑性の樹脂材料により形成されている。熱可塑性プリプレグ100は、図1においてはその平面形状を方形状に形成された例を示すが、熱可塑性プリプレグ100は、シート状であって、且つ、成形品101の形状に賦形するのに適した形状に適宜形成されている。熱可塑性プリプレグ100は、例えば、方形状、三角形状及び楕円形状等や、成形品101を形成可能な異形状に形成される。また、熱可塑性プリプレグ100は、インサート部材として用いられる。

0018

第1保管部11は、熱可塑性プリプレグ100を複数保管可能に形成されている。第1保管部11は、例えば、熱可塑性プリプレグ100を縦の姿勢で保管可能に形成されている。なお、第1保管部11は、例えば、熱可塑性プリプレグ100を横の姿勢で保管するとともに横姿勢から縦姿勢に変更可能に形成されていてもよい。

0019

ここで、熱可塑性プリプレグ100の縦の姿勢(縦姿勢)とは、熱可塑性プリプレグ100の主面が略重力方向に沿った姿勢、即ち、上下方向に延設する姿勢、又は、これら姿勢と同等の姿勢である。また、熱可塑性プリプレグ100の横の姿勢(横姿勢)とは、熱可塑性プリプレグ100の主面が略水平方向に沿った姿勢、即ち、成形品製造装置1の設置面に沿った姿勢又はこれら姿勢と同等の姿勢である。

0020

搬送装置12は、熱可塑性プリプレグ100を縦の姿勢で、熱可塑性プリプレグ100の第1保管部11から加熱装置13及び金型装置14へ搬送可能に形成されている。具体的には、搬送装置12は、例えば、チャック装置21と、搬送機構22と、を備えている。

0021

チャック装置21は、例えば、搬送機構22に設けられた支持部31と、複数のチャック32と、チャック32を開閉する開閉手段33と、冷却装置34と、を備えている。チャック装置21は、複数のチャック32により、熱可塑性プリプレグ100を複数の位置で挟持可能に形成されている。チャック装置21は、熱可塑性プリプレグ100を保持する保持装置の一例である。

0022

支持部31は、複数のチャック32を支持可能に形成されている。支持部31は、搬送機構22により移動可能に形成される。チャック32は、開閉手段33により駆動されることで、その先端を開閉可能に形成されている。チャック32は、少なくとも熱可塑性プリプレグ100を保持する先端の幅が狭く形成される。また、複数のチャック32は、互いの距離を調整可能に、支持部31に支持される。

0023

チャック32は、例えば、支持部31に設けられた一対の爪部32aを備えている。例えば、一対の爪部32aは、一方が他方に対して、開閉手段33により移動可能に形成される。爪部32aは、例えば、耐熱性の良い材料で形成されている。爪部32aは、例えば、ステンレス材料アルミ等により形成されている。

0024

チャック32は、爪部32aの先端間に熱可塑性プリプレグ100の端部が位置した状態で、開閉手段33により駆動され、閉状態となる。チャック32は、当該閉状態が維持されることで、熱可塑性プリプレグ100を保持可能に形成されている。

0025

開閉手段33は、爪部32aの一方を他方に対して移動させることでチャック32の開閉を行う駆動源であって、例えば、空圧シリンダ等が用いられる。開閉手段33は、制御装置19に信号線Sを介して電気的に接続されている。

0026

冷却装置34は、例えば、チャック32を冷却可能に形成されている。冷却装置34は、例えば、エアをチャック32に噴射することで、チャック32を冷却可能に形成されている。冷却装置34は、制御装置19に信号線Sを介して電気的に接続されている。

0027

冷却装置34は、少なくとも爪部32aの熱可塑性プリプレグ100に接触する部位及びその周辺部を冷却可能に形成されている。冷却装置34は、支持部31に支持されるか、又は、第1保管部11にチャック32が移動する前工程でチャック32を冷却可能な位置に配置される。なお、冷却装置34は、加熱装置13の上部に位置し、熱可塑性プリプレグ100を加熱している最中も、熱可塑性プリプレグ100に影響しない範囲で冷却する構成であってもよい。

0028

搬送機構22は、チャック装置21のチャック32を第1保管部11、加熱装置13及び金型装置14へ順次搬送する機構であり、例えば、支持部31をスライド移動可能に形成されている。搬送機構22は、例えばレールである。なお、搬送機構22は、多関節ロボット等であってもよい。搬送機構22は、制御装置19に信号線Sを介して電気的に接続されている。

0029

図1に示すように、加熱装置13は、熱可塑性プリプレグ100を加熱可能な、間隔を空けて互いに対向する一対の加熱部41を備え、例えば、加熱部41が敷設範囲2上に敷設された支持部により支持される。一対の加熱部41は、熱可塑性プリプレグ100を加熱する加熱面41aが、熱可塑性プリプレグ100の主面に沿って配置される。

0030

即ち、一対の加熱部41は、熱可塑性プリプレグ100と同様に、縦姿勢(例えば、略重力方向に沿って縦長の直方体)で配置される。一対の加熱部41は、チャック32の爪部32aの先端の一部及びチャック32に保持された熱可塑性プリプレグ100が通過可能な間隔を有して対向する。

0031

加熱部41は、それら対向する加熱面41aに、例えば、赤外線ヒータ単数又は複数設けられ、加熱部41の間を通過する、又は、加熱部41の間で停止する熱可塑性プリプレグ100を所定の温度に加熱可能に形成されている。なお、ここで、所定の温度とは、熱可塑性プリプレグ100を、金型装置14において賦形可能な温度である。加熱部41は、例えば、その上方であって、チャック32と対向し、且つ、熱可塑性プリプレグ100と対向しない範囲に、熱を遮断するカバーが設けられていてもよい。

0032

金型装置14は、開閉可能な金型51と、金型51を開閉する型締装置52と、を備えている。

0033

金型51は、固定型53と、移動型54と、を備えている。移動型54は、固定型53に対して移動可能に形成されている。固定型53及び移動型54は、互いに対向する対向面に、成形品101を形成する形状のキャビティ53a,54aが形成されている。金型51は、閉状態において、固定型53及び移動型54のキャビティ53a,54aによって、成形品101の形状の空間が形成される。

0034

型締装置(型開閉装置、開閉装置)52は、例えば、金型51を開閉可能、且つ、型締め可能に形成されている。型締装置52は、固定盤56と、固定盤56に対して移動可能な移動盤57と、移動盤57を移動させるトグル機構開閉機構)58と、トグル機構58を駆動させる駆動源(駆動部)59と、固定盤56に対して移動盤57の移動を案内する複数のタイバー60と、を備えている。型締装置52は、成形品101を成形する成形装置の一例である。

0035

固定盤56は、固定型53を支持可能に形成されている。移動盤57は、移動型54を支持可能に形成されている。トグル機構58は、駆動源59により駆動されることで、移動盤57を固定盤56に対して進退させる。駆動源59は、トグル機構58を駆動可能に形成されている。駆動源59は、制御装置19に信号線Sを介して電気的に接続されている。駆動源59は、例えば、制御装置19により駆動制御されるモータである。駆動源59は、制御装置19により、モータトルクが制御されることで、金型51を、所定の荷重で型締め可能に形成される。

0036

複数のタイバー60は、移動盤57を固定盤56に対して直線的に進退するように案内可能に形成されている。複数のタイバー60は、例えば、固定盤56及び移動盤57を渡すように、4箇所に設けられる。

0037

射出装置15は、例えば、ハウジング61と、シリンダ62と、スクリュ63と、ホッパ64と、移動手段65と、駆動装置66と、シリンダ加熱装置67と、を備えている。射出装置15は、金型装置14の金型51内に樹脂材料(成形材料)を射出することで、型締装置52とともに成形品101を成形する成形装置の一例である。

0038

ハウジング61は、例えば、シリンダ62、スクリュ63及びホッパ64を支持可能、且つ、内部に駆動装置66を収納可能に形成されている。シリンダ62は、その内部にスクリュ63を収納する。シリンダ62は、その先端に射出ノズル62aを備えている。射出ノズル62aは、金型51に形成されたゲート接続可能に形成されている。スクリュ63は、シリンダ62内で回転可能、且つ、シリンダ62に対して進退可能に形成されている。

0039

ホッパ64は、射出成形を行う、溶融される樹脂材料(成形材料)が収容される。ホッパ64は、収容された樹脂材料をシリンダ62内に供給可能に形成されている。

0040

移動手段65は、例えば、ベース3上に配置され、固定型53及び固定盤56に向って延設された複数のレール71と、ハウジング61の下部に設けられ、レール71をスライド移動可能な複数のガイド72と、を備えている。移動手段65は、ガイド72がレール71に案内されることで、ハウジング61及びハウジング61に支持された各構成をレール71に沿って金型装置14に対して進退可能に形成される。

0041

駆動装置66は、例えば、スクリュ63を回転させる第1駆動装置74と、スクリュ63をシリンダ62に対して進退させる第2駆動装置75と、ハウジング61をレール71に沿って金型装置14に対して進退させる第3駆動装置76と、を備えている。

0042

第1駆動装置74は、スクリュ63を回転させることで、ホッパ64から供給された樹脂材料を定量供給可能に形成されている。第1駆動装置74、第2駆動装置75及び第3駆動装置76は、制御装置19に信号線Sを介して電気的に接続されている。

0043

シリンダ加熱装置67は、シリンダ62を加熱可能に形成されている。シリンダ加熱装置67は、シリンダ62に装着されている。シリンダ加熱装置67は、シリンダ62を加熱することで、ホッパ64から供給された樹脂材料を溶融可能に形成されている。シリンダ加熱装置67は、制御装置19に信号線Sを介して電気的に接続されている。

0044

第2保管部16は、成形した成形品101を保管可能に形成されている。第2保管部16は、例えば、パレット容器等であって、成形した成形品101を、一定数保管可能に形成されている。

0045

制御装置19は、搬送装置12、金型装置14及び射出装置15を制御可能に形成されている。また、制御装置19は、熱可塑性プリプレグ100を成形品101の所定の形状に賦形する場合に、賦形開始から賦形完了までを複数の工程に分けて、賦形を行うように、型締装置52を制御する。制御装置19は、例えば、駆動源59に供給する電力及び/又は駆動源59の出力から、駆動源59のトルクであるモータトルクを検出可能なトルク検出手段(検出器トルク検出器)81を備えている。また、制御装置19は、例えば、この複数の賦形の工程のそれぞれにおいて、所定の荷重が熱可塑性プリプレグ100に印加されるよう、駆動源59を駆動可能な、金型51の移動距離及び回数が記憶された記憶部82を備えている。

0046

制御装置19は、搬送機構22を制御することで、チャック32(支持部31)の移動動作を制御可能に形成されている。制御装置19は、例えば、搬送装置12の支持部31の位置を検出可能に形成されている。

0047

制御装置19は、開閉手段33を制御することで、チャック32の開閉動作を制御可能に形成されている。制御装置19は、冷却装置34を制御することで、チャック32の冷却を制御可能に形成されている。

0048

制御装置19は、駆動源59を制御することで、トグル機構58を駆動し、移動型54の進退動作を制御可能に形成されている。

0049

制御装置19は、第1駆動装置74、第2駆動装置75及び第3駆動装置76を制御することで、スクリュ63の回転動作及び進退動作、並びに、ハウジング61の進退動作(射出装置15の進退動作)を制御可能に形成されている。制御装置19は、シリンダ加熱装置67を制御することで、シリンダ62の加熱動作を制御可能に形成されている。

0050

記憶部82は、例えば、加熱動作及び賦形動作を行うための情報が記憶されている。例えば、記憶部82は、熱可塑性プリプレグ100を加熱する時間、加熱後の熱可塑性プリプレグ100を賦形する回数、閾値として当該熱可塑性プリプレグ100の各賦形時における、熱可塑性プリプレグ100が適切に賦形することができるモータトルク等が記憶されている。

0051

また、制御装置19は、以下の機能(1)乃至機能(4)を有している。

0052

(1)熱可塑性プリプレグ100の加熱動作及び賦形動作を行わせる機能。

0053

(2)熱可塑性プリプレグ100の加熱動作及び賦形動作を行う回数を判断する機能。

0054

(3)駆動源59のモータトルクを閾値と比較して判断する機能。

0055

(4)熱可塑性プリプレグ100を金型51内から加熱装置13へ搬送させる機能。

0056

次に、これら機能(1)乃至機能(4)について説明する。
機能(1)は、制御装置19により搬送装置12及び型締装置52を制御することで、熱可塑性プリプレグ100を加熱し、その後、金型51に搬送し、型締装置52を駆動することで、金型51で熱可塑性プリプレグ100の賦形を行う機能である。また、機能(1)は、一の熱可塑性プリプレグ100に対して、記憶部82に記憶された情報に基づいて、加熱動作及び賦形動作を複数実行する機能である。即ち、機能(1)は、加熱工程及び賦形工程を繰り返し行う機能である。

0057

機能(2)は、熱可塑性プリプレグ100の加熱動作及び賦形動作の回数を判断し、且つ、判断した回数に応じて、機能(1)で行う加熱動作及び賦形動作に用いる記憶部82に記憶された情報を選択する機能である。

0058

機能(3)は、機能(2)で定めた回数に到達していない場合に、賦形動作時における、駆動源59のモータトルクを検出するとともに、当該検出したモータトルクが、第1閾値以内であるか否かを判断する機能である。また、機能(3)は、機能(2)で定めた回数に到達していない場合に、検出したモータトルクが閾値を超える場合には、熱可塑性プリプレグ100が固化し始めた、又は固化したと判断する機能である。

0059

機能(4)は、機能(3)において熱可塑性プリプレグ100が固化し始めた、又は固化したと判断した後、熱可塑性プリプレグ100を金型51内から加熱装置13へ搬送させる機能を有している。

0060

次に、このように構成された成形品製造装置1を用いて成形品101を製造する1つの方法を図2及び図3を用いて説明する。
先ず、制御装置19は、搬送装置12を制御して、熱可塑性プリプレグ100を加熱装置13に搬送させる(ステップST11)。具体的には、制御装置19は、チャック32を第1保管部11に移動させるとともに、チャック32を開状態とする。なお、本サイクル前に、熱可塑性プリプレグ100を加熱装置13に搬送した場合には、冷却装置34によりチャック32を冷却する。

0061

次に、チャック32をさらに移動させて、熱可塑性プリプレグ100の周縁(縁部、端部)に爪部32aの先端を位置させてチャック32を閉状態とし、熱可塑性プリプレグ100をチャック32により保持する。

0062

次に、チャック32を移動させて、熱可塑性プリプレグ100を一対の加熱部41の間に移動させる。次に、制御装置19は、加熱装置13に機能(1)として、記憶部82に記憶された加熱時間に基づいて、熱可塑性プリプレグ100を所定の温度に加熱させる(ステップST12)。熱可塑性プリプレグ100は、加熱装置13の一対の加熱部41の間を通過、又は、加熱装置13の一対の加熱部41の間に停止することにより、所定の温度に加熱されることで、軟化状態となる。

0063

次に、制御装置19は、搬送装置12で(より具体的には、チャック32を移動させて)熱可塑性プリプレグ100を金型51に搬送し、熱可塑性プリプレグ100を金型51内に配置(インサート)させる(ステップST13)。このとき、例えば、固定型53又は移動型54に設けられた位置決めピンに熱可塑性プリプレグ100を固定することで、熱可塑性プリプレグ100の位置決めを行う。

0064

次に、制御部19は、記憶部82に記憶された情報に基づいて、駆動源59を駆動させることでトグル機構58を駆動し、移動型54を固定型53に向って移動させて、型締めを行う(ステップST14)。これにより熱可塑性プリプレグ100は、金型51によってプレスされ、加熱動作及び賦形動作の回数に即した形状に、キャビティ53a,54aの形状に案内されて賦形される。

0065

なお、この賦形動作が成されているときに、制御装置19は、機能(3)として、駆動源59のモータトルクを閾値と比較して判断する。

0066

具体的には、図3の流れ図に示すように、先ず、制御装置19は、賦形時に、トルク検出手段(トルク検出部)81によって、駆動源59のモータトルクを検出する(ステップST21)。次に、制御装置19は、検出したモータトルクと、記憶部82に記憶された第1閾値とを比較する(ステップST22)。

0067

検出したモータトルクが第1閾値以内である場合(ステップST22のYes)には、制御装置19は、賦形動作を継続させる(ステップST23)。

0068

検出したモータトルクが第1閾値を超える場合(ステップST22のNo)には、制御装置19は、熱可塑性プリプレグ100が固化し始めた、又は、固化したと判断し、賦形動作を停止させる(ステップST24)。

0069

次に、制御装置19は、駆動源59を型締めの時とは逆方向となるように、駆動させることで、トグル機構58を型締めの時とは逆方向に作用させるように駆動し、移動型54を固定型53から離れるように移動させ、型開きを行う(金型51を開放させる)。次に、制御装置19は、搬送装置12を制御して、チャック32を開状態とするとともに、チャック32を金型51内にある熱可塑性プリプレグ100が掴める位置へ移動させる。次に、制御装置19は、搬送装置12を制御して、チャック32を閉状態にし、チャック32の爪部32aで賦形途中の熱可塑性プリプレグ100を掴ませる。このとき、制御装置19は、チャック32が賦形途中の熱可塑性プリプレグ100を掴める位置まで、賦形途中の熱可塑性プリプレグ100を金型51(移動型54又は固定型53)から押出するように、型締装置52に取り付けられた図示しない押出装置を制御してもよい。このように、機能(3)として、駆動源59のモータトルクを閾値と比較して判断し、賦形動作が成される。

0070

賦形動作終了後、制御装置19は、熱可塑性プリプレグ100の加熱動作又は賦形動作の回数を判断する(ステップST15)。具体的には、熱可塑性プリプレグ100の加熱動作及び熱可塑性プリプレグ100の賦形動作が規定回数に達するかどうかを判断する。制御装置19は、熱可塑性プリプレグ100の加熱動作及び熱可塑性プリプレグ100の賦形動作が規定回数に到達しない場合(ステップST15のNO)には、制御装置19は、搬送装置12を制御して、賦形途中の熱可塑性プリプレグ100を金型51から取り出す(ステップST16)。次に、制御装置19は、賦形途中の熱可塑性プリプレグ100を加熱装置13まで搬送させる(ステップST17)。以後、熱可塑性プリプレグ100の加熱動作が記憶部82に記憶された賦形回数に到達するまで、これらの工程を繰り返し行う。

0071

そして、熱可塑性プリプレグ100の加熱動作が記憶部82に記憶された賦形回数に到達した場合(ステップST15のYES)には、制御装置19は、射出装置15を制御し、金型51内に樹脂材料を射出して射出成形を行う。次に、制御装置19は、射出成形を行った成形品101、即ち、賦形された熱可塑性プリプレグ100及び射出された樹脂材料を冷却する(ステップST18)。なお、射出成形を行わない場合には、賦形を行った熱可塑性プリプレグ100を冷却する。ここで、例えば、成形品101の冷却は、自然冷却によって行われる。

0072

次に、制御装置19は、型締装置52を駆動して金型51を開放し、図示しない押出装置を制御して、金型51(移動型54又は固定型53)から成形品101を押し出すとともに、搬送装置12を制御して、金型51から第2保管部16へ成形品101を搬送する(ステップST19)。また、制御装置19は、次に成形品を製造するために、射出装置15において、樹脂材料の計量を行う。以後、上記の動作を繰り返すことにより、順次成形品が製造される。

0073

このように構成された成形品製造装置1によれば、熱可塑性プリプレグ100を所定の形状に賦形する場合に、加熱動作及び賦形動作を複数回行う。また、成形品製造装置1によれば、駆動源59のモータトルクを検出し、記憶部92に記憶された第1閾値と比較することで、賦形動作における型締装置52による型締力等の金型51に印加される荷重を監視することが可能となる。

0074

即ち、制御装置19は、複数回行われる賦形動作において、駆動源59のモータトルクが閾値を超える場合には熱可塑性プリプレグ100が固化している又は固化したと判断する。これにより、制御装置19は、賦形動作時に、熱可塑性プリプレグ100の固化状態又は賦形可能状態を監視することができ、熱可塑性プリプレグ100の過度な賦形を防止し、複雑な形状であっても、熱可塑性プリプレグ100を賦形することが可能となる。

0075

また、モータトルク等の荷重から、熱可塑性プリプレグ100の固化状態を監視することで、熱可塑性プリプレグ100が固化した状態で金型51が型締めされることによる、熱可塑性プリプレグ100の損傷を防止することが可能となる。これにより、成形品製造装置1によれば、製造する成形品101の歩留まりを向上することが可能となる。また、成形品製造装置1によれば、金型51の破損を防止することが可能となる。

0076

上述したように、本発明の第1の実施形態に係る成形品製造装置1及び成形品の製造方法によれば、熱可塑性プリプレグ(シート部材)100を複雑な形状に賦形が可能となり、且つ、加熱された熱可塑性プリプレグ100の固化状態を監視することが可能となる。

0077

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。上述した例では、閾値は、モータトルクとする構成を説明したがこれに限定されず、型締力や荷重等であってもよい。

0078

また、上述した例では、賦形動作を行う場合において、型締装置52により型締めを行う構成のみを説明したがこれに限定されず、例えば、型締装置52による型締めは、金型51の移動及び停止を繰り返して行う構成であってもよい。

0079

また、例えば、上述した例では、成形品製造装置1は、射出装置15を備え、金型装置14及び射出装置15による熱可塑性プリプレグ100の賦形及び射出成形によって成形品を成形する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、成形品製造装置1は、射出装置15を備えず、型締装置52(例えば、プレス機プレス成形成形装置、成形装置))と金型51を備える構成とし、シート部材(熱可塑性プリプレグ)100の賦形のみで成形品を成形する構成であってもよい。この場合、シート部材100は、インサート部材ではなく、成形材料として用いられる。

0080

また、上述した例では、搬送装置12は、2つのチャック32によってシート部材100の周縁を保持する構成のみを説明したが、これに限定されない。例えば、チャック32は、上下にそれぞれ2箇所に設ける構成であってもよく、また、シート部材100の上縁に3箇所以上設ける構成であってもよい。また、チャック32は、負圧によってシート部材100を吸着して保持する構成であってもよい。

0081

また、上述した実施形態では、チャック32を冷却する冷却装置34を備える構成を説明したがこれに限定されず、例えば、冷却装置34は、さらに開閉手段33を冷却可能な構成であってもよく、また、冷却装置34を有さない構成であってもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

0082

1…成形品製造装置、2…敷設範囲、3…ベース、11…第1保管部、12…搬送装置、13…加熱装置、14…金型装置、15…射出装置(成形装置)、16…第2保管部、19…制御装置、21…チャック装置、22…搬送機構、31…支持部、32…チャック、32a…爪部、33…開閉手段、34…冷却装置、41…加熱部、41a…加熱面、51…金型、52…型締装置(型開閉装置、開閉装置、成形装置)、53…固定型、53a…キャビティ、54…移動型、54a…キャビティ、56…固定盤、57…移動盤、58…トグル機構(開閉機構)、59…駆動源(駆動部)、61…ハウジング、62…シリンダ、62a…射出ノズル、63…スクリュ、64…ホッパ、65…移動手段、66…駆動装置、67…シリンダ加熱装置、71…レール、72…ガイド、74…第1駆動装置、75…第2駆動装置、76…第3駆動装置、100…シート部材(熱可塑性プリプレグ)、101…成形品、S…信号線。

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