CN111615444A - 热塑性树脂材料的制造装置 - Google Patents

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CN111615444A CN201880079377.7A CN201880079377A CN111615444A CN 111615444 A CN111615444 A CN 111615444A CN 201880079377 A CN201880079377 A CN 201880079377A CN 111615444 A CN111615444 A CN 111615444A
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平胁聪志
松本佳晃
畠中俊哉
日下高至
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Abstract

本发明的热塑性树脂材料的制造装置(20)的特征在于，具有：模具(31)，其将包含热塑性树脂的主基材(11)成型为规定形状；和作为搬送机构的第1材料搬运机器人(40A)，其向所述模具(31)内配置所述主基材(11)，所述第1材料搬运机器人(40A)具备作为检测所述主基材(11)的状态的检测机构的拍摄摄像头(56)、和控制所述模具(31)及所述第1材料搬运机器人(40A)的动作的控制机构(60)。

Description

热塑性树脂材料的制造装置
技术领域
本发明涉及热塑性树脂材料的制造装置。
背景技术
以往，已知一种复合热塑性树脂材料的制造装置，其向配置有包含热塑性树脂的一次成型体的规定的模具内二次注射熔化的热塑性树脂(例如参照专利文献1)。根据这种复合化的热塑性树脂材料，能够提高例如刚性、不燃性、耐腐蚀性、耐冲击性、外观设计性等各种功能性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-216078号公报
发明内容
不过，在以往的热塑性树脂材料的制造装置(例如参照专利文献1)中，若没有良好地维持复合化的树脂彼此在模具内的流动性，则无法获得高质量的热塑性树脂材料。
因此，对于这种热塑性树脂材料的制造装置，期望能够进一步缩短将基材投入模具所需的时间，并期望无需降低基材的温度就能将基材投入模具。
因此，本发明的课题在于，提供一种能够进一步缩短将基材投入模具所需的时间、并且无需降低基材的温度就能将基材投入模具的热塑性树脂材料的制造装置。
解决上述课题的本发明的热塑性树脂材料的制造装置的特征在于，具有：模具，其将包含热塑性树脂的基材成型为规定形状；和搬送机构，其向所述模具内配置所述基材，所述搬送机构具备检测所述基材的状态的检测机构、和控制所述模具及所述搬送机构的动作的控制机构。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够进一步缩短将基材投入模具所需的时间、并且无需降低基材的温度就能将基材投入模具的热塑性树脂材料的制造装置。
附图说明
图1是利用本发明的实施方式的制造方法获得的热塑性树脂材料的局部剖视图。
图2是本发明的实施方式的热塑性树脂材料的制造装置的构成说明图。
图3是构成图2的制造装置的材料搬运机器人的手部的构成说明图。
图4是构成图2的制造装置的控制机构的框图。
图5是说明图2的制造装置对热塑性树脂材料进行冲压成型所需的动作的流程图。
图6的(a)至(c)是辅助基材的预制工序中的手部的动作说明图。
图7是图2的制造装置的时序图。
图8是说明作为参考例的制造装置对热塑性树脂材料进行冲压成型所需的动作的流程图。
图9是变形例的手部的构成说明图。
图10是变形例的手部的构成说明图。
具体实施方式
接着，对本发明的实施方式的热塑性树脂材料的制造装置进行详细说明。以下，在对由该制造装置获得的热塑性树脂材料进行了说明之后，对制造装置进行说明。
《热塑性树脂材料》
本实施方式中的热塑性树脂材料设想作为车辆构成部件使用。作为该车辆构成部件，例如可以列举面板部件、下纵梁、中柱、底板横梁等主要骨架部件。但是，本实施方式中的热塑性树脂材料的用途并不限定于这种车辆构成部件。该热塑性树脂材料在适用于像船舶、航空器那样的车辆以外的移动体的构成部件的基础上，还能适用于例如建筑物、各种设备装置等的构成部件。
图1是利用本实施方式的制造方法获得的热塑性树脂材料10的局部剖视图。
如图1所示，热塑性树脂材料10是主基材11与辅助基材12的一体成型体。此外，主基材11相当于技术方案中所称的“基材”。
本实施方式中的主基材11(基材)构成为包含热塑性树脂。该主基材11进行热塑性树脂材料10的造型。也就是说，该主基材11在进行后述的热塑性树脂材料10的成型时在模具内流动，从而与辅助基材12成为一体并与辅助基材12一起构成热塑性树脂材料10的大致外形。
主基材11只要包含热塑性树脂即可，既能由热塑性树脂单独构成，也能除热塑性树脂之外还包含填充材料。
作为热塑性树脂，例如可以列举高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺树脂、聚缩醛、聚对苯二甲酸乙酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮等结晶性树脂；聚苯乙烯、聚氯乙烯、AS树脂、ABS树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、改性聚苯醚等非结晶树脂，但并不限定于这些。
作为填充材料优选纤维。作为纤维，例如可以列举碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，但并不限定于这些。
另外，作为纤维材料优选碳纤维，并进一步优选纤维长度为20mm以下的短纤维。作为该碳纤维可以是PAN类和沥青类中的任一种。
在主基材11包含填充材料的情况下的该填充材料的含有率能够根据热塑性树脂材料10的用途而适当设定。另外，设想应用于车辆用构成部件的包含碳纤维的主基材11对于碳纤维的体积分数(Vf)优选为20％以上且60％以下。此外优选为，在如后述那样辅助基材12包含碳纤维的情况下，对于热塑性树脂材料10整体中的碳纤维的体积分数(Vf)设定为20％以上且60％以下。该碳纤维的体积分数(Vf)与JIS K 7035(2014年)所规定的纤维体积含有率(Vf)同义。
本实施方式中的辅助基材12在热塑性树脂材料10被作为车辆构成部件使用的情况下形成车辆构成部件的表面侧。
该辅助基材12如之后详细说明的那样沿着模具31(参照图2)的型腔配置。辅助基材12呈片状，并富于模具追随性。
辅助基材12位于热塑性树脂材料10的表面侧并对热塑性树脂材料10赋予附加价值。具体而言，辅助基材12根据热塑性树脂材料10的上述用途而对热塑性树脂材料10的表面侧赋予刚性、不燃性、耐腐蚀性、耐冲击性、外观设计性等功能性。
作为本实施方式中的辅助基材12，例如设想为热塑性树脂含有片材，但并不限定于此，也可以由金属膜等其它原材料构成。
作为设想应用于车辆用构成部件的辅助基材12，优选为包含纤维的热塑性树脂含有片材。这些热塑性树脂和纤维能够使用主基材11使用的上述那些热塑性树脂和纤维。尤其是，进一步优选为包含碳纤维和热塑性树脂的辅助基材12。
另外，主基材11所使用的热塑性树脂与辅助基材12所使用的热塑性树脂优选为同一种。也就是说，在主基材11例如使用聚酰胺树脂的情况下，辅助基材12也优选使用聚酰胺树脂。
这种辅助基材12中的碳纤维的含有率如上所述优选以热塑性树脂材料10整体中的碳纤维的体积分数(Vf)为20％以上且60％以下的方式设定。
另外，设想应用于车辆用构成部件的辅助基材12为了将相对于碰撞载荷的强度、刚性等赋予热塑性树脂材料10的表面侧而优选将碳纤维的体积分数(Vf)设定得比主基材11高。
具体而言，辅助基材12中的碳纤维的体积分数(VfS)相对于主基材11中的碳纤维的体积分数(VfM)之比(VfS/VfM)优选设定在超过1且为2.5以下的范围内。
本实施方式中的热塑性树脂材料10通过被设定为这种比率而能够进一步提高设想了碰撞载荷后的强度、刚性等，并且能够进一步良好地维持后述成型时的热塑性树脂在模具内的流动性。
另外，通过将辅助基材12中的碳纤维的体积分数(VfS)设定得比主基材11中的碳纤维的体积分数(VfM)高，既能提高辅助基材12的主基材11侧的表面粗糙度，也能期待基于主基材11侧的热塑性树脂的锚固效果(界面上的接合强度提高)。
在该情况下，上述比率(VfS/VfM)优选为1.3以上。
《热塑性树脂材料的制造装置》
接着，对热塑性树脂材料10(参照图1)的制造装置进行说明。
图2是本实施方式的制造装置20的构成说明图。图3是构成图2的制造装置20的材料搬运机器人40的手部43的构成说明图。
如图2所示，制造装置20具备主基材11的供给装置50、主基材11的载置台52、辅助基材12的供给装置59、冲压装置30、和材料搬运机器人40。
＜主基材的供给装置＞
供给装置50主要由主基材11的搅拌挤出机53、和主基材11的保温炉51构成。
搅拌挤出机53构成为：将构成所投入的主基材11的作为基质的热塑性树脂R和填充材料F在规定温度(例如热塑性树脂的熔点以上)下搅拌，并将通过该搅拌而可塑化的主基材11挤出。
顺带一提，本实施方式中的搅拌挤出机53例如设想为将热塑性树脂颗粒的双螺杆式熔融搅拌机与从碳纤维粗纱抽出的长碳纤维的粉碎机组合而成的LFT-D(Long FiberThermoplastic-Direct：长纤维热塑性直接成型)挤出机，但并不限定于此。
作为保温炉51，具备：裁剪部(省略图示)，其将从搅拌挤出机53挤出的主基材11裁剪成根据在后述的模具31内的配置位置而预先设定的长度；输送机(省略图示)，其将裁剪后的主基材11向远离搅拌挤出机53的挤出口的方向送出；和加热器(省略图示)，其将由该输送机送出的主基材11保温在规定温度以上。顺带一提，保温炉51中的主基材11由该加热器保温在能够维持可塑化的温度(例如热塑性树脂的熔点左右)。
＜载置台＞
载置台52具备载置从保温炉51送出的主基材11的台部52a、光学传感器52b、和加热器52c。
光学传感器52b对载置于载置台52的主基材11进行检测，并向后述的控制机构60输出主基材11的检测信号。
加热器52c在所载置的主基材11由后述的第1材料搬运机器人40A搬送的期间内将该主基材11维持在规定温度。该加热器52c相当于技术方案中所称的“第2温度调节机构”。顺带一提，相当于第1温度调节机构的加热器47(参照图3)如后述那样配置于第1材料搬运机器人40A的手部43(参照图3)。
由加热器52c设定的上述规定温度以能够实现基于第1材料搬运机器人40A进行的搬送的方式设定为主基材11具有形状保持性的程度。
而且，该规定温度被设定为当主基材11被搬送至模具31进行成型时不会损害主基材11中所含的热塑性树脂的流动性的程度。作为具体的该规定温度，能够根据使用的热塑性树脂来适当设定，但优选设定为超过热塑性树脂的熔点的温度。
该载置台52的加热器52c如后述那样由配置于第1材料搬运机器人40A中的控制机构60控制。
此外，虽未图示，但本实施方式中的台部52a的上表面竖立设置有呈网状(以形成网格的方式)交叉的多个肋。也就是说，能够减少台部52a与主基材11的接触面积。由此，在由第1材料搬运机器人40A搬送主基材11时，主基材11相对于台部52a的分离性良好。另外，在台部52a的上表面也能形成特氟龙(注册商标)等的脱模层。
＜辅助基材的供给装置＞
辅助基材12的供给装置59具备辅助基材12的收纳部54、辅助基材12的加热炉55、和使从收纳部54取出的辅助基材12移动到加热炉55的未图示的升降机。
本实施方式中的辅助基材12设想为纵横长度被切齐成规定长度的俯视时呈矩形的板状基材。
在收纳部54内，通过备料夹具54a沿上下方向整齐地配置有多个辅助基材12。也就是说，配置于本实施方式中的收纳部54内的各辅助基材12在后述的第2材料搬运机器人40B的工作范围内定位于预先确定的坐标。
加热炉55重叠配置于收纳部54的上方。由升降机(省略图示)从收纳部54配置到加热炉55内的辅助基材12被加热至规定温度而可塑化。该规定温度被设定为辅助基材12具有形状保持性的程度，使得能够实现基于第2材料搬运机器人40B进行的搬送。
而且，该规定温度被设定为当辅助基材12被搬送至模具31进行成型时不会损害辅助基材12中所含的热塑性树脂的流动性的程度。
作为具体的该规定温度，能够根据使用的热塑性树脂来适当设定，但优选设定为超过热塑性树脂的熔点的温度。
顺带一提，加热炉55的温度控制既能由后述的控制机构60进行，也能由加热炉55所具有的单独的温度调节装置进行。
＜冲压装置＞
冲压装置30主要具备：由上模31a和下模31b构成的模具31；支承下模31b的基座32；和在下模31b的上方支承上模31a并使上模31a相对于下模31b上下移动的升降部(省略图示)。
在模具31中，在上模31a与下模31b沿上下方向相互重合后的内侧形成型腔。通过升降部朝向基座32上的下模31b以规定压力按压上模31a，从而对配置于型腔内的成型材料(主基材11及辅助基材12)进行冲压成型。
＜材料搬运机器人＞
材料搬运机器人40由第1材料搬运机器人40A和第2材料搬运机器人40B构成。
此外，本实施方式中的第1材料搬运机器人40A相当于技术方案中所称的“搬送机构”。
第1材料搬运机器人40A构成为将主基材11(基材)从载置台52朝向模具31搬送。
第2材料搬运机器人40B构成为将辅助基材12从加热炉55朝向模具31搬送。另外，本实施方式中的第2材料搬运机器人40B构成为将由模具31成型的热塑性树脂材料10(参照图1)从模具31取出。
第1材料搬运机器人40A在具备之后会详细说明的作为检测机构的拍摄摄像头56和控制机构60的这点上不同于第2材料搬运机器人40B。换言之，本实施方式中的第2材料搬运机器人40B在不具备拍摄摄像头56和控制机构60的这点上不同于第1材料搬运机器人40A。但是，第2材料搬运机器人40B如后述的变形例所示也能构成为具有这些拍摄摄像头56和控制机构60。
另外，虽未图示，但第2材料搬运机器人40B与第1材料搬运机器人40A不同地具有在从模具31取出热塑性树脂材料10(参照图1)时吸住热塑性树脂材料10来保持的吸引保持部。
以下，在无需特别区分第1材料搬运机器人40A与第2材料搬运机器人40B的情况下，仅作为材料搬运机器人40来说明。
如图2所示，材料搬运机器人40主要具备支承部41、臂部42、手部43、和执行机构(省略图示)。
该材料搬运机器人40构成为手部43经由臂部42围绕支承部41三维移动。执行机构(省略图示)由气缸、齿轮、凸轮等公知要素构成，并使手部43如上述那样三维移动。此外，在图2中，附图标记60是配置于第1材料搬运机器人40A的支承部41的、之后会详细说明的控制机构。
图3是构成图2的制造装置20的材料搬运机器人40的手部43的构成说明图。
此外，在图3中，出于对第1材料搬运机器人40A与第2材料搬运机器人40B的相同部分进行说明的目的，为了便于制图而以虚线(双点划线)记载仅第1材料搬运机器人40A所具备的拍摄摄像头56(参照图2)。
如图3所示，手部43具备主体部44、推杆45(按压机构)、保持部46、和加热器47。
手部43相当于技术方案中所称的“握持部”，加热器47相当于“第1温度调节机构”。
本实施方式中的主体部44由较薄的长方体形成，并构成手部43的大致外形。在主体部44的厚度方向上的一端面的大致中央设有安装部48。该安装部48将主体部44安装于臂部42(参照图2)的前端。此外，本实施方式中的主体部44通过规定的执行机构(省略图示)而能够变更相对于臂部42(参照图2)的安装角度。
此外，在后述的制造方法中，主基材11(参照图1)及辅助基材12(参照图1)分别配置于主体部44的厚度方向上的另一端面44a(与设置安装部48的一端面相反的面。以下，有时简称为“主体部44的另一端面44a”)侧。
推杆45具备杆部件45a和执行机构45b。
杆部件45a以在厚度方向上贯穿主体部44的方式配置。该杆部件45a经由执行机构45b安装于主体部44。
杆部件45a通过该执行机构45b而能够沿主体部44的厚度方向移动。
如图3所示，基准位置的杆部件45a没有从主体部44的另一端面44a侧突出。另外，杆部件45a通过驱动执行机构45b而从主体部44的另一端面44a向外侧(图3的纸面下侧)突出。
突出后的杆部件45a如后述那样地将辅助基材12(参照图1)朝向下模31b按压。
顺带一提，本实施方式中的主体部44设想为具有一个推杆45，但也能构成为具有两个以上的推杆45。
保持部46由一对针部件46a和设于各个针部件46a的执行机构46b构成。在本实施方式中的主体部44设有两组保持部46。
一对针部件46a以在厚度方向上贯穿主体部44的方式配置。更具体而言，一对针部件46a配置为双方的轴线Ax在主体部44的另一端面44a侧彼此交叉。轴线Ax交叉侧的针部件46a的前端部锐利地尖细。
针部件46a经由执行机构46b安装于主体部44。
各针部件46a通过执行机构46b而能够沿轴线Ax方向移动。
如图3所示，基准位置的针部件46a没有从主体部44的另一端面44a突出。另外，针部件46a通过驱动执行机构46b而从主体部44的另一端面44a向外侧(图3的纸面下侧)突出。
突出后的针部件46a刺入主基材11(参照图1)或辅助基材12(参照图1)。由此，保持部46将主基材11或辅助基材12保持在主体部44的另一端面44a侧。
顺带一提，本实施方式中的主体部44如上所述地设想为具有两组保持部46，但也能构成为具有三组以上的保持部46。
另外，保持部46只要能将主基材11或辅助基材12保持在主体部44的另一端面44a侧即可，并不限定于上述构成。保持部46能够根据主基材11或辅助基材12的形态而适当变更，也能变更成具有夹紧机构、吸引机构等的其它保持部。
加热器47(第1温度调节机构)内置于主体部44。该加热器47对配置于主体部44的另一端面44a侧的主基材11(参照图1)或辅助基材12(参照图1)进行保温。
作为本实施方式中的加热器47而设想为暖风加热器，但并不限定于此，也能使用电热加热器、红外线加热器、由它们的各种组合构成的加热器等。
＜检测机构及控制机构＞
接着，对第1材料搬运机器人40A的作为检测机构的拍摄摄像头56(参照图2)进行说明。
该拍摄摄像头56非接触地检测载置台52上的主基材11(基材)的状态。具体而言，基于拍摄图像来检测主基材11(参照图2)的温度及重心位置。
该拍摄摄像头56如后述那样地构成为具有普通光检测部56a(参照图4)和红外线检测部56b(参照图4)。此外，普通光检测部56a相当于技术方案中所称的“重心检测机构”。另外，红外线检测部56b相当于技术方案中所称的“温度检测机构”。
本实施方式中的拍摄摄像头56配置于手部43的与主基材11相对的面、即上述另一端面44a(参照图3)的适当位置。
接着，对控制机构60(参照图2)进行说明。
该控制机构60能够由CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等处理器、写入有程序的ROM(Read Only Memory：只读存储器)、用于暂时存储数据的RAM(RandomAccess Memory：随机存取存储器)等构成。
图4是控制机构60的框图。在图4中，附图标记57的第1MHR的执行机构是指第1材料搬运机器人40A(参照图2)中的执行机构(省略图示)。
如图4所示，本实施方式中的控制机构60具有图像处理部61、操作量计算部62、和操作量输出部63。
图像处理部61主要由重心检测部61a和温度检测部61b构成。
重心检测部61a基于由拍摄摄像头56的普通光检测部56a(例如CCD相机)拍摄到的主基材11的平面形状的拍摄图像来检测在主基材11的平面形状内规定的重心位置。
主基材11的重心坐标的检测方法并不特别限制，且能够采用公知的方法。本实施方式中的重心坐标的检测方法例如优选为像基于主基材11在拍摄图像中所占的面积来检测重心坐标的方法、基于拍摄图像中的主基材11的轮廓来检测重心坐标的方法等那样的直接图像分析法。
通过该重心检测部61a输出主基材11的位置坐标、即重心坐标。
温度检测部61b基于由拍摄摄像头56的红外线检测部56b(例如红外线相机)拍摄到的主基材11的拍摄图像来检测主基材11的温度。顺带一提，本实施方式中的红外线检测部56b设想为具有锗透镜光学系统和冷却元件(例如珀尔贴元件)。
通过该温度检测部61b检测并输出载置台52(参照图2)上的主基材11的表面温度。
操作量计算部62主要由接取校正量计算部62a和温度校正量计算部62b构成。
接取校正量计算部62a基于从重心检测部61a输出的主基材11的重心坐标来计算手部43的位移量(校正量)。
也就是说，接取校正量计算部62a计算从第1材料搬运机器人40A(参照图2)的手部43(参照图2)的当前位置(坐标)到手部43接取主基材11时的主基材11的重心坐标为止的手部43的位移量(接取校正量)并将其输出。
温度校正量计算部62b基于从温度检测部61b输出的主基材11的表面温度来计算载置台52上的主基材11达到目标温度所需的温度校正量并将其输出。
该主基材11的目标温度如上所述能够设定为如下程度：将主基材11的形状保持在能够由第1材料搬运机器人40A(参照图2)搬送的程度，并且当主基材11被搬送至模具31(参照图2)进行成型时不会损害主基材11中所含的热塑性树脂的流动性。
操作量输出部63主要由接取坐标值输出部63a和温度校正值输出部63b构成。
接取坐标值输出部63a基于从接取校正量计算部62a输出的上述手部43的位移量(接取校正量)，向第1材料搬运机器人40A(在图4中用第1MHR表示)的执行机构57输出用于使手部43接取主基材11的位移指令、即接取坐标值。第1材料搬运机器人40A基于该位移指令而移动到主基材11的重心坐标，并以该重心坐标为中心握持主基材11。
温度校正值输出部63b基于从温度校正量计算部62b输出的上述温度校正量，向载置台52的加热器52c输出用于使主基材11达到目标温度的升温指令、即温度校正值。加热器52c经由其具备的转换器(省略图示)输入基于该升温指令的电力，并将主基材11加热成目标温度。主基材11被设定为目标温度。
《热塑性树脂材料的制造装置的动作》
接着，对热塑性树脂材料10(参照图1)的制造装置20(参照图2)的动作进行说明。
图5是说明本实施方式的制造装置20对热塑性树脂材料10进行冲压成型所需的动作的流程图。
在本实施方式的制造装置20(参照图2)中，如图5所示，第1材料搬运机器人40A(在图5中用第1MHR表示)的控制机构60(参照图2)以通过光学传感器52b(参照图2)确认到载置台52(参照图2)上具有主基材11(参照图2)为条件(参照步骤S101)，而输出主基材11及辅助基材12的取出指令(参照步骤S102)。
根据该指令，如图2所示，第1材料搬运机器人40A(在图5中用第1MHR表示)向载置台52的上方移动。顺带一提，该移动由第1材料搬运机器人40A的执行机构(省略图示)基于预先设定的载置台52的位置坐标进行。
接着，如图2所示，位于载置台52上方的第1材料搬运机器人40A的拍摄摄像头56拍摄主基材11(参照图5的步骤S103)。
另外，根据该指令，如图2所示，第2材料搬运机器人40B(在图5中用第2MHR表示)向加热炉55的上方移动。顺带一提，该移动由第2材料搬运机器人40B的执行机构(省略图示)基于预先设定的加热炉55的位置坐标进行。
然后，第2材料搬运机器人40B(参照图2)从加热炉55(参照图2)取出辅助基材12(参照图2)(图5的步骤S108)。
接着，第2材料搬运机器人40B将所取出的辅助基材12投入模具31(参照图2)内(参照图5的步骤S109)。
在此参照的图6的(a)至(c)是对被投入模具31(参照图2)内的辅助基材12(参照图1)进行的预制工序中的手部43(参照图3)的动作说明图。
如图6的(a)所示，预制工序中的手部43使辅助基材12移动到模具31(下模31b)的规定位置。
此时，保持部46的针部件46a如上所述刺入辅助基材12而将其保持在主体部44的另一端面44a。推杆45的杆部件45a位于上述基准位置而没有从另一端面44a突出。
接着，在该预制工序中，如图6的(b)所示，保持部46的针部件46a通过后退到主体部44内而将辅助基材12从保持部46释放。然后，推杆45的杆部件45a通过从另一端面44a突出而将辅助基材12朝向模具31(下模31b)侧按压。由此，辅助基材12从主体部44的另一端面44a侧脱离并向模具31的下模31b转移。
然后，如图6的(c)所示，推杆45的杆部件45a以将辅助基材12向下模31b按压的方式驱动。此时，手部43一边通过执行机构(省略图示)及臂部42沿着型腔内壁面移动，一边使杆部件45a进退以将辅助基材12向下模31b多次按压。杆部件45a的前端以使辅助基材12进入并紧贴在形成于型腔内壁面的凹角或凹部的方式按压辅助基材12。由此，辅助基材12以沿着下模31b的型腔形成面的方式追随变形，从而结束预制工序。
再次返回图5，控制机构60(参照图4)的重心检测部61a(参照图4)在步骤S104中基于主基材11的拍摄图像如上述那样输出主基材11的位置坐标(重心坐标)(参照步骤S104)。
然后，控制机构60(参照图4)的接取校正量计算部62a(参照图4)如上所述计算主基材11的接取校正量(参照步骤S105)。接取校正量计算部62a将计算出的接取校正量输出至控制机构60(参照图4)的接取坐标值输出部63a(参照图4)。
接着，控制机构60(参照图4)的接取坐标值输出部63a(参照图4)如上所述基于从接取校正量计算部62a(参照图4)输出的接取校正量来输出主基材11的接取坐标值(参照步骤S106)。
然后，输入了该接取坐标值的第1材料搬运机器人40A(在图5中用第1MHR表示)的执行机构57(参照图4)如上所述移动到主基材11的重心坐标，并以该重心坐标为中心握持主基材11。由此，第1材料搬运机器人40A接取主基材11(参照步骤S107)。
接着，控制机构60(参照图4)以辅助基材12向模具31内的投入完成为条件(参照步骤S110)，而以向配置有辅助基材12的模具31内投入主基材11的方式对第1材料搬运机器人40A(在图5中用第1MHR表示)的执行机构57(参照图4)发出指令(参照步骤S111)。
然后，控制机构60(参照图4)以主基材11向模具31内的投入完成为条件(参照步骤S112)，而相对于冲压装置30输出冲压工作指令(参照步骤S113)。
冲压装置30根据该工作指令进行冲压动作(参照步骤S114)。由此，在模具31内形成热塑性树脂材料10，从而结束制造装置20的动作的子程序。
接下来参照的图7是制造装置20(参照图2)的时序图。
在图7中，“主基材的供给装置”与图2的“主基材11的供给装置50”对应。在图7中，“载置台的加热器”与图2的“载置台52的加热器52c”对应。在图7中，“第1MHR”与图2的“第1材料搬运机器人40A”对应。在图7中，“第2MHR”与图2的“第2材料搬运机器人40B”对应。在图7中，“辅助基材的加热炉”与图2的“辅助基材12的加热炉55”对应。在图7中，“冲压装置”与图2的“冲压装置30”对应。此外，该时序图以时间从图7的左侧向右侧方向经过的方式记载。参照图2对该图7进行说明。
如图2所示，主基材11的供给装置50在规定温度下搅拌热塑性树脂R和填充材料F，并经由保温炉51向载置台52上供给主基材11。该主基材供给工序在图7中用实线箭头A1表示。
接着，载置台52的加热器52c进行加热以使主基材11维持上述规定温度。该主基材温度维持工序在图7中用实线箭头A2表示。该主基材温度维持工序A2通过图4所示的控制机构60(温度检测部61b、温度校正量计算部62b及温度校正值输出部63b)基于由拍摄摄像头56(红外线检测部56b)得到的主基材11的拍摄图像来控制图2所示的载置台52的加热器52c的加热温度而被执行。
另一方面，图2所示的加热炉55将辅助基材12加热至上述规定温度。该辅助基材加热工序在图7中用实线箭头A3a表示。
然后，图2所示的第2材料搬运机器人40B将加热炉55的辅助基材12向模具31搬送并填充。该辅助基材模具填充工序在图7中用实线箭头A4a表示。此外，搬送过程中的辅助基材12的温度由图3所示的手部43的加热器47维持在规定温度。
接着，图2所示的第1材料搬运机器人40A将载置台52上的主基材11搬送至填充有辅助基材12的模具31。该主基材搬送工序在图7中用实线箭头A3b表示。
此外，该主基材搬送工序A3b中的主基材11由图3所示的手部43的加热器47维持在规定温度。
然后，图2所示的第1材料搬运机器人40A将该主基材11填充到模具31。该主基材模具填充工序在图7中用实线箭头A4b表示。
另外，在本实施方式中，在该主基材模具填充工序中，优选使由暖风加热器构成的加热器47的风量增加。由此，能够更可靠地执行主基材11在模具31内的温度的最佳化。
接着，冲压装置30将填充到模具31的辅助基材12及主基材11在规定的温度及压力下进行规定时间的冲压。通过该冲压工序A5(参照图7)完成热塑性树脂材料10(参照图1)。
而且，在本实施方式中，在开模之后，如图7所示，通过第2材料搬运机器人40B(第2MHR)执行热塑性树脂材料10的搬出工序A6，从而结束制造工序的第一个循环。
而且，在本实施方式的制造装置20中，如图7所示，继该第一个循环之后，重复执行由主基材供给工序B1、主基材温度维持工序B2、辅助基材加热工序B3a、辅助基材模具填充工序B4a、主基材搬送工序B3b、主基材模具填充工序B4b、冲压工序B5、以及搬出工序B6构成的下一个循环。
《作用效果》
接着，对本实施方式的制造装置20发挥的作用效果进行说明。
本实施方式的制造装置20在向模具31供给主基材11的第1材料搬运机器人40A(搬送装置)中具备检测主基材11的状态的拍摄摄像头56(检测机构)、和控制模具31的动作及上述各种机构的控制机构60。
根据这种制造装置20，第1材料搬运机器人40A(搬送装置)统筹监视各制造工序中的参数，并作为指挥塔进行控制。由此，制造装置20与例如在制造装置外具有控制机构的情况相比能够缩短将主基材11投入模具31所需的时间。
接着，为了比较来说明作为参考例的制造装置的动作。
图8是说明作为参考例的制造装置对热塑性树脂材料10进行冲压成型所需的动作的流程图。
该参考例的制造装置虽未图示，但与本实施方式的制造装置20不同地设想为在制造装置外具有控制机构60(参照图4)。该参考例的制造装置除了控制机构60的配置以外与本实施方式的制造装置20大致同样地构成。
如图8所示，当参考例的制造装置开始连续运转时，控制装置(以下称为外部PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器))以通过光学传感器52b(参照图2)确认到载置台52上具有主基材11为条件(参照步骤S201)而输出主基材11(参照图2)及辅助基材12的取出指令(参照步骤S202)。
接着，第1材料搬运机器人40A(在图8中用第1MHR表示)的拍摄摄像头56(参照图2)拍摄主基材11(参照图2)(参照步骤S203)。
另外，第2材料搬运机器人40B(在图8中用第2MHR表示)从加热炉55(参照图2)取出辅助基材12(参照图2)(参照图8的步骤S208)。
另外，第2材料搬运机器人40B将所取出的辅助基材12投入模具31(参照图2)内(参照步骤S209)。
另一方面，将在步骤S203中拍摄到的主基材11(参照图2)的拍摄图像数据输出至外部PLC。由此，外部PLC计算并输出主基材11的上述位置坐标(参照步骤S204)。
然后，外部PLC计算主基材11的上述接取校正量(参照步骤S205)。
接着，外部PLC基于该接取校正量计算主基材11的上述接取坐标值，并将其输出至第1材料搬运机器人40A(在图8中用第1MHR表示)的执行机构57(参照图4)(参照步骤S206)。
然后，输入了该接取坐标值的第1材料搬运机器人40A(在图8中用第1MHR表示)的执行机构57(参照图4)通过握持主基材11来对其进行接取(参照步骤S207)。
接着，外部PLC以辅助基材12(参照图2)向模具31(参照图2)内的投入完成为条件(参照步骤S210)，而以向配置有辅助基材12的模具31内投入主基材11的方式对第1材料搬运机器人40A(在图8中用第1MHR表示)的执行机构57(参照图4)发出指令(参照步骤S211)。
然后，外部PLC以主基材11向模具31内的投入完成为条件(参照步骤S212)，而相对于冲压装置30输出冲压工作指令(参照步骤S213)。
冲压装置30根据该工作指令进行冲压动作(参照步骤S214)。由此，在模具31内形成热塑性树脂材料10，从而结束参考例的制造装置的动作的子程序。
如上所述，在由外部PLC控制的参考例的制造装置中，外部PLC与第1材料搬运机器人40A及冲压装置30(模具31)的信号交换复杂化。相对于此，在本实施方式的制造装置20中，如图5所示，能够简化它们的信号交换。
具体而言，在具有图8所示的外部PLC的参考例的制造装置中，外部PLC与第1材料搬运机器人40A(在图8中为第1MHR)之间发生三次信号交换。也就是说，如图8所示，发生从步骤S202经由步骤S203到步骤S204、从步骤S206经由步骤S207到步骤S210、以及从步骤S210经由步骤S211到步骤S212的信号交换。
相对于此，在图5所示的本实施方式的制造装置20中，与在参考例中执行的信号交换对应的、从步骤S102经由步骤S103到步骤S104、从步骤S106经由步骤S107到步骤S110、以及从步骤S110经由步骤S111到步骤S112的信号交换均在第1材料搬运机器人40A(在图5中为第1MHR)内进行。
由此，在本实施方式的制造装置20中，通过削减信号交换的时间，能够缩短将主基材11投入模具31所需的时间。其结果是，能够缩短将主基材11投入模具31所需的时间。由此，本实施方式的制造装置20无需降低主基材11的温度就能将主基材11投入模具31。因此，根据制造装置20，能够在利用模具31进行成型时良好地维持主基材11的流动性，从而获得高质量的热塑性树脂材料10(树脂成型件)。
另外，根据本实施方式的制造装置20，通过削减这种信号交换的次数，能够避免信号错误、漏洞、系统不稳定等消极事件的发生。
另外，在本实施方式中，第1材料搬运机器人40A(搬送机构)具有握持主基材11的手部43(握持部)，手部43具备调节主基材11的温度的加热器47(第1温度调节机构)。
根据这种制造装置20，通过手部43的加热器47而不会使搬送过程中的主基材11的温度下降。
因此，根据制造装置20，能够在利用模具31进行成型时良好地维持主基材11的流动性，从而获得高质量的热塑性树脂材料10(树脂成型件)。
另外，根据这种制造装置20，通过手部43的加热器47能够设置前后工序的时间的缓冲，并能实现热塑性树脂材料10(树脂成型件)的高效生产。
另外，在本实施方式中，载置台52具有作为主基材11(基材)的第2温度调节机构的加热器52c。
在这种制造装置20中，当拍摄摄像头56在载置台52上检测主基材11的状态时，加热器52c维持主基材11的温度。另外，加热器52c能够根据主基材11的状态的检测结果来使主基材11的温度变化。
由此，制造装置20能够以最佳状态将主基材11投入模具31内。
因此，根据制造装置20，能够在利用模具31进行成型时良好地维持主基材11的流动性，从而获得高质量的热塑性树脂材料10(树脂成型件)。
另外，在本实施方式中，作为检测机构的拍摄摄像头56具备检测主基材11的表面温度的红外线检测部56b(温度检测机构)。
根据这种制造装置20，通过确认主基材11的表面温度，能够良好地维持主基材11在模具31内的流动。
因此，根据制造装置20，能够在利用模具31进行成型时良好地维持主基材11的流动性，从而获得高质量的热塑性树脂材料10(树脂成型件)。
另外，在本实施方式中，作为检测机构的拍摄摄像头56具备检测主基材11的重心位置的普通光检测部56a(重心检测机构)。
根据这种制造装置20，被从供给装置50依次送出的多个主基材11的重心位置有时会发生偏差。
本实施方式的制造装置20通过确认主基材11的重心位置而能够调节主基材11向模具31的投入位置，以使其在模具31内的流动良好。
另外，与例如机器学习那样的需要长时间的程序调整的情况不同，制造装置20通过普通光检测部56a(重心检测机构)能够以简单的构成实时检测主基材11的重心，且热塑性树脂材料10(树脂成型件)的生产性优异。
另外，根据本实施方式，通过由第1材料搬运机器人40A(搬送机构)的控制机构60统筹控制整个制造装置20，即使在将主基材11及辅助基材12各自的供给装置50、59和冲压装置30等设备分开导入配置的情况下，也能实现各设备的同步。
由此，现场的设备配置的布局自由度提高。
另外，该制造装置20通过由第1材料搬运机器人40A(搬送机构)的控制机构60统筹控制整个制造装置20，能够简化顺序程序并使电信号的应答时间最小。由此，制造装置20能够缩短热塑性树脂材料10(树脂成型件)的成型周期。
另外，根据该制造装置20，由于能够缩短制造主基材11所需的时间，所以能够缩短整体的成型周期，并能提高生产性。也就是说，根据该制造装置20能够增加产量。
另外，根据该制造装置20，被从保温炉51依次送出的主基材11能够由第1材料搬运机器人40A(搬送机构)高效地搬送至模具31，并能抑制因保温炉51中的过热而导致的树脂劣化。由此，制造装置20能够获得高质量的热塑性树脂材料10(树脂成型件)。也就是说，根据该制造装置20，能够因热塑性树脂材料10(树脂成型件)的板厚降低等而谋求轻型化、材料成本降低等。
《其它实施方式》
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能够各种变更。
接下来参照的图9及图10是变形例的手部43A、43B的构成说明图。此外，对与上述实施方式中的手部43(参照图3)相同的构成要素标注相同的附图标记，并省略其详细说明。
如图9所示，变形例的手部43A具备从主体部44的侧面部以呈方形筒状覆盖另一端面44a侧的方式延伸的护罩58。该护罩58例如优选由硅树脂等弹性树脂片材形成。
根据这种护罩58，当手部43A搬送由保持部46保持在另一端面44a侧的主基材11或辅助基材12(参照图2)时，会抑制从主基材11或辅助基材12散热。
如图10所示，变形例的手部43B以与主体部44的另一端面44a相对的方式具有加热部件7。
该加热部件7形成为具有与主体部44大致相同的平面形状的较薄的长方体。而且，在加热部件7中内置有加热器47。
在加热部件7的一个侧面设有朝向主体部44的侧面延伸的L字形的臂72。该臂72的前端安装在设于主体部44的侧面的执行机构73的转动轴74上。
根据这种手部43B，通过在主体部44与加热部件7之间配置主基材11或辅助基材12，能够更可靠地进行搬送时的主基材11或辅助基材12的规定温度的维持。
另外，当主体部44接取主基材11或辅助基材12时或主体部44释放主基材11或辅助基材12时(向模具31填充时)，加热部件7绕着转动轴74转动而打开。
此外，在图10中，附图标记75是从加热部件7的侧面部以呈方形筒状覆盖另一端面44a侧的方式延伸的护罩。该护罩75既能设于主体部44上，也能设于加热部件7和主体部44两者上。
另外，在上述实施方式中，拍摄摄像头56和控制机构60构成为仅配置于第1材料搬运机器人40A，但也能设于第2材料搬运机器人40B。
另外，在上述实施方式中，辅助基材12从收纳部54向加热炉55的移动设想为基于未图示的升降机进行，但也能构成为由第2材料搬运机器人40B进行。
附图标记说明
10 热塑性树脂材料
11 主基材(基材)
12 辅助基材
20 制造装置
30 冲压装置
31 模具
31a 上模
31b 下模
32 基座
40 材料搬运机器人
40A 材料搬运机器人(搬送机构)
40B 材料搬运机器人
41 支承部
42 臂部
43 手部(握持部)
43A 手部
43B 手部
45 推杆
45a 杆部件
45b 执行机构
46 保持部
46a 针部件
46b 执行机构
47 加热器(第1温度调节机构)
48 安装部
50 主基材的供给装置
51 保温炉
52 载置台
52b 光学传感器
52c 加热器(第2温度调节机构)
53 搅拌挤出机
54 收纳部
54a 备料夹具
55 加热炉
56 拍摄摄像头(检测机构)
56a 普通光检测部(重心检测机构)
56b 红外线检测部(温度检测机构)
57 执行机构
59 辅助基材的供给装置
60 控制机构
61 图像处理部
61a 重心检测部
61b 温度检测部
62 操作量计算部
62a 接取校正量计算部
62b 温度校正量计算部
63 操作量输出部
63a 接取坐标值输出部
63b 温度校正值输出部

Claims (5)

1.一种热塑性树脂材料的制造装置，其特征在于，具有：
模具，其将包含热塑性树脂的基材成型为规定形状；和
搬送机构，其向所述模具内配置所述基材，
所述搬送机构具备检测所述基材的状态的检测机构、和控制所述模具及所述搬送机构的动作的控制机构。
2.根据权利要求1所述的热塑性树脂材料的制造装置，其特征在于，所述搬送机构具有握持所述基材的握持部，
所述握持部具备调节所述基材的温度的第1温度调节机构。
3.根据权利要求1或2所述的热塑性树脂材料的制造装置，其特征在于，还具备当由所述检测机构检测所述基材的温度时供所述基材载置的载置台，
所述载置台具有所述基材的第2温度调节机构。
4.根据权利要求3所述的热塑性树脂材料的制造装置，其特征在于，所述检测机构具备对载置于所述载置台的所述基材的表面温度进行测量的温度检测机构。
5.根据权利要求3所述的热塑性树脂材料的制造装置，其特征在于，所述检测机构具备对载置于所述载置台的所述基材的重心位置进行检测的重心检测机构。
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