CN112824084A - 工件制造系统及工件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能大幅缩短加热时间的工件制造系统及工件制造方法。本发明的实施方式的工件制造系统具备对具有材质中含有碳纤维和树脂的碳纤维增强塑料的工件进行加热的加热装置。加热装置包括：水蒸气加热部，通过使过热水蒸气接触工件的表面，将工件的至少包含表面的部分加热至高于碳纤维增强塑料的软化温度的温度；以及导热构件，被插入达到软化温度的工件的包含表面的部分，直接加热工件的内部。

Description

工件制造系统及工件制造方法

技术领域

本发明涉及工件制造系统及工件制造方法。

背景技术

在日本特开2016－075466号公报中记载了一种工件制造方法，包括在工件 (金属)的周围充满过热水蒸气，通过来自过热水蒸气的热传导对工件进行加热的步骤。

在工件中含有碳纤维增强塑料(Carbon Fiber Reinforced Plastics，以下称为CFRP。)这样的碳纤维和树脂的情况下，热传导效率会显著降低，因此，加热需要很长时间。

发明内容

本发明是为了解决这样的问题而完成的，提供一种能大幅缩短加热时间的工件制造系统及工件制造方法。

本发明的一个方案的工件制造系统是具备对具有材质中含有碳纤维和树脂的碳纤维增强塑料的工件进行加热的加热装置的工件制造系统，其中，所述加热装置包括：水蒸气加热部，通过使过热水蒸气接触所述工件的表面，将所述工件的至少包含所述表面的部分加热至高于所述碳纤维增强塑料的软化温度的温度；以及导热构件，被插入达到所述软化温度的所述工件的包含所述表面的部分，直接加热所述工件的内部。通过这样的结构，能大幅缩短加热时间。

此外，所述导热构件包括喷出所述过热水蒸气的过热水蒸气喷嘴。通过这样的结构，能直接加热工件的内部，因此能大幅缩短加热时间。

而且，所述导热构件包括加热器。通过这样的结构，能直接加热工件的内部，因此能大幅缩短加热时间。

此外，所述工件制造系统还具备：温度计，测量所述工件的表面温度；温度传感器，测量所述工件的内部温度；以及控制部，基于所述表面温度和所述内部温度来控制所述水蒸气加热部和所述导热构件的输出，所述控制部基于所述内部温度来控制将所述导热构件和所述温度传感器插入所述工件的深度。通过采用这样的结构，能进一步缩短加热时间。

本发明的一个方案的工件制造方法是包括对具有材质中含有碳纤维和树脂的碳纤维增强塑料的工件进行加热的加热步骤的工件制造方法，其中，所述加热步骤包括：水蒸气加热步骤，通过使过热水蒸气接触所述工件的表面，将所述工件的至少包含所述表面的部分加热至高于所述碳纤维增强塑料的软化温度的温度；以及直接加热步骤，将导热构件插入达到所述软化温度的所述工件的包含所述表面的部分，直接加热所述工件的内部。通过这样的结构，能大幅缩短加热时间。

此外，在所述直接加热步骤中，插入喷出所述过热水蒸气的过热水蒸气喷嘴来作为所述导热构件。通过这样的结构，能直接加热工件的内部，因此能大幅缩短加热时间。

而且，在所述直接加热步骤中，插入加热器来作为所述导热构件。通过这样的结构，能直接加热工件的内部，因此能大幅缩短加热时间。

此外，在所述水蒸气加热步骤中，基于由温度计测量出的所述工件的表面温度来控制所述过热水蒸气的温度，在所述直接加热步骤中，基于由温度传感器测量出的所述工件的内部温度来控制所述导热构件的输出，并且控制将所述导热构件和所述温度传感器插入所述工件的深度。通过采用这样的结构，能进一步缩短加热时间。

通过本发明，能提供一种能大幅缩短加热时间的工件制造系统及工件制造方法。

附图说明

通过下文给出的详细描述和附图，可充分理解本公开的上述和其他的目的、特征以及优点，详细描述和附图仅作为说明而给出，因此不应视为对本公开内容的限制。

图1是例示出实施方式的工件制造系统中的加热装置的结构图。

图2是例示出实施方式的工件制造系统中对工件进行加热的导热构件的俯视图。

图3是例示出实施方式的工件制造方法中对工件进行加热的加热步骤的流程图。

图4是例示出本实施方式的工件制造方法中的水蒸气加热步骤的流程图。

图5是例示出实施方式的工件制造方法中控制加热温度的图像的图。

图6是例示出实施方式的工件制造方法中工件的表面温度和工件的内部温度的曲线图，横轴表示时间，纵轴表示表面温度和内部温度。

图7是例示出实施方式的工件制造方法中的直接加热步骤的流程图。

图8是例示出实施方式的工件制造方法中将导热构件插入至工件的内部的状态的图。

图9是例示出实施方式的变形例1的工件制造方法中将导热构件插入工件的内部的状态的图。

图10是例示出实施方式的变形例2的工件制造方法中将导热构件插入工件的内部的状态的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对用于实施本发明的最佳实施方式进行说明。不过，本发明不限于以下的实施方式。此外，为了明确地进行说明，对以下的记载和附图适当进行简化。为避免附图繁琐，省略了一部分阴影线、附图标记。

(实施方式)

对本实施方式的工件制造系统及工件制造方法进行说明。首先，对工件制造系统的结构进行说明。之后，对使用工件制造系统的工件制造方法进行说明。

(工件制造系统的结构)

图1是例示出实施方式的工件制造系统中的加热装置的结构图。图2是例示出实施方式的工件制造系统中对工件进行加热的导热构件的俯视图。如图1 和图2所示，工件制造系统100具备加热装置1。工件制造系统100除了加热装置1之外，还可以具备制造工件10所需的成型装置等其他的装置。以下，对加热装置1的概要进行说明。之后，对作为加热装置1的加热对象的工件10和加热装置1的结构进行说明。

＜加热装置＞

加热装置1对具有CFRP的工件10进行加热。作为用于加热工件10的结构，加热装置1包括：腔室20、水蒸气加热部30、导热构件40以及控制部50。此外，加热装置1还可以包括温度计22和温度传感器23。

＜工件＞

工件10例如具有CFRP。CFRP的材质中含有碳纤维和树脂。CFRP例如有热塑性CFRP和热固性CFRP两种。热塑性CFRP具有在从低温变为高温时从固化状态逐渐变化为软化状态的性质。在此，将随着温度的上升而软化开始变形时的温度称为软化温度。另一方面，热固性CFRP具有在从低温变为高温时从软化状态逐渐变化为固化状态的性质。本实施方式的工件10例如含有热塑性 CFRP。

工件10例如为板状。在该情况下，工件10具有平坦的板面。将板面称为平面部10a。将与板面正交的方向的长度称为厚度。此外，工件10可以是立方体这样的块状。在该情况下，将长度最短的边的长度称为厚度。将与最短的边延伸的方向正交的面称为平面部10a。在加热工件10时，将工件10配置于腔室 20内。

＜腔室＞

腔室20是容纳工件10来作为被加热物的容器。腔室20的内部例如密闭。腔室20与水蒸气加热部30连接。腔室20能在加热工件10时使腔室20的内部充满过热水蒸气33。可以在腔室20的壁的局部设置耐热玻璃21。辐射温度计等温度计22透过耐热玻璃21测量工件10的表面温度。

需要说明的是，在测量工件10的内部温度时，例如，将温度传感器23插入工件10的内部来测量工件10的内部温度。此外，可以有多个测量工件10的表面温度和内部温度的辐射温度计、温度传感器等。温度计22和温度传感器23 例如通过信号线等信息传输单元与控制部50连接，向控制部50输出所获取的温度的信息。

＜水蒸气加热部＞

水蒸气加热部30通过过热水蒸气33将工件10加热至高于CFRP的软化温度的温度。具体而言，水蒸气加热部30向腔室20内喷出过热水蒸气33。而且，水蒸气加热部30使腔室20内充满过热水蒸气33。由此，水蒸气加热部30通过使过热水蒸气33接触工件10的表面来将工件10的至少包含表面的部分加热至高于CFRP的软化温度的温度。

水蒸气加热部30例如具有：锅炉31、过热水蒸气发生器32以及过热水蒸气喷出部34。需要说明的是，水蒸气加热部30只要能将工件10的至少包含表面的部分加热至高于CFRP的软化温度的温度即可，既可以包括锅炉31、过热水蒸气发生器32以及过热水蒸气喷出部34以外的构件，也可以除去锅炉31、过热水蒸气发生器32以及过热水蒸气喷出部34中的某些构件。

过热水蒸气发生器32是产生过热水蒸气33的装置。过热水蒸气发生器32 将在锅炉31中产生的饱和水蒸气进一步加热，产生高温的过热水蒸气33。所产生的过热水蒸气33从配置于腔室20内的过热水蒸气喷出部34向工件10的表面喷射。附图中省略了连接过热水蒸气发生器32和过热水蒸气喷出部34的配管。

锅炉31和过热水蒸气发生器32例如通过信号线等信息传输单元与控制部 50连接，由控制部50来控制水蒸气的产生量和水蒸气的温度等。

＜导热构件＞

导热构件40配置于腔室20的内部。导热构件40被插入达到软化温度的工件10的包含表面的部分。然后，导热构件40直接加热工件10的内部。导热构件40例如包括喷出过热水蒸气33的过热水蒸气喷嘴。在该情况下，导热构件 40从插入工件10的内部的过热水蒸气喷嘴喷出过热水蒸气33来直接加热工件 10的内部。此外，导热构件40例如可以包括加热器。在该情况下，导热构件40通过插入工件10的内部的加热器的热量来直接加热工件10的内部。

导热构件40例如包括插入部41和连结部42。设有多个插入部41。各插入部41是管状或棒状的构件。例如，各插入部41配置于工件10的平面部10a的上方，在与平面部10a正交的竖直方向延伸。各插入部41的一方的端部41a位于下方，配置成与工件10对置。各插入部41的另一方的端部41b位于上方，连结于连结部42。连结部42包括多个管状或棒状的构件。连结部42中的多个棒状或管状的构件在与平面部10a平行的水平面内配置成格子状。各插入部41 的另一方的端部41b连结于构成连结部42的格子的交点。

在导热构件40包括过热水蒸气喷嘴的情况下，例如，插入部41和连结部 42由管状的构件构成，由过热水蒸气发生器32产生的过热水蒸气33通过连结部42和插入部41的管内从一方的端部41a喷出。在导热构件40包括加热器的情况下，例如，插入部41为棒状的加热器。而且，从未图示的电源经由连结部 42向插入部41供给电流。通过将导热构件40插入软化后的工件10，能通过过热水蒸气33或加热器的发热来直接加热工件10的内部。

也可以是，在导热构件40装配有测量工件10的内部温度的温度传感器23。通过采用这样的结构，能在将导热构件40插入工件10时将温度传感器23也与导热构件40一同插入工件10。

导热构件40例如通过信号线等信息传输单元与控制部50连接。由控制部 50来控制将导热构件40和温度传感器23插入工件10的动作、从工件10拔出的动作以及导热构件40的加热温度等。

＜控制部＞

控制部50基于工件10的表面温度和内部温度来控制水蒸气加热部30和导热构件40的输出。控制部50一边通过温度计22和温度传感器23进行监视以使工件10的表面温度和内部温度达到规定的设定温度，一边对水蒸气加热部30 和导热构件40进行反馈控制。由此，还能与工件10中含有的树脂的种类对应地快速加热工件10。

此外，控制部50在工件10的温度达到规定的软化温度时控制导热构件40 的动作以将导热构件40插入工件10的内部。具体而言，控制部50向达到CFRP 的软化温度的工件10的包含表面的部分插入导热构件40。需要说明的是，控制部50可以将温度传感器23与导热构件40一同插入工件10。此时，控制部50 基于内部温度来控制将导热构件40和温度传感器23插入工件10的深度。

＜工件制造方法＞

接着，对工件10的制造方法进行说明。工件10的制造方法具备对具有材质中含有碳纤维和树脂的CFRP的工件10进行加热的加热步骤。工件制造方法除了加热步骤之外，还可以包括制造工件10所需的成型步骤等其他的步骤。以下，参照流程图对工件10的加热步骤进行说明。

＜工件的加热步骤＞

图3是例示出实施方式的工件制造方法中对工件进行加热的加热步骤的流程图。如图3的步骤S11和步骤S12所示，本实施方式的对工件10进行加热的加热步骤包括水蒸气加热步骤和直接加热步骤。水蒸气加热步骤是通过使过热水蒸气33接触工件10的表面来将工件10的至少包含表面的部分加热至高于 CFRP的软化温度的温度的步骤。另一方面，直接加热步骤是向达到软化温度的工件10的包含表面的部分插入导热构件40来直接加热工件10的内部的步骤。以下，对各加热步骤进行说明。首先，对水蒸气加热步骤进行说明。

＜水蒸气加热步骤＞

图4是例示出本实施方式的工件制造方法中的水蒸气加热步骤的流程图。图5是例示出实施方式的工件制造方法中控制加热温度的图像的图。

首先，如图4的步骤S21所示，测量工件10的表面温度。表面温度的测量例如通过辐射温度计等温度计22来进行。需要说明的是，工件10的表面温度的测量不限于辐射温度计等非接触式温度计22，也可以是接触式温度计22。将测量出的温度称为测量温度。

接着，如图4的步骤S22所示，计算出温度差U。温度差U是工件10的设定温度与工件10的表面的测量温度之差。设定温度例如是高于工件10中含有的CFRP的软化温度的温度。例如由控制部50计算出温度差U。

在温度差U为U＞0的情况下，如图4的步骤S23和步骤S24所示，控制部50控制水蒸气加热部30的过热水蒸气发生器32以升高水蒸气的温度。此外，控制部50控制水蒸气加热部30的锅炉31以使水蒸气量增加。控制部50也可以同时进行对上述的过热水蒸气发生器32和锅炉31的控制。

如此，如图5所示，控制部50控制水蒸气温度和水蒸气量，使工件10的温度上升。之后，如图4的步骤S27所示，返回步骤S21以测量工件10的表面温度。

另一方面，在步骤S22中，在温度差U为U＜0的情况下，如图4的步骤 S25和步骤S26所示，控制部50控制过热水蒸气发生器32以使水蒸气的温度下降。此外，控制部50控制锅炉31以使水蒸气量减少。控制部50也可以同时进行对上述的过热水蒸气发生器32和锅炉31的控制。如此，如图5所示，控制部50控制水蒸气温度和水蒸气量，使工件10的温度降低。之后，如步骤S27 所示，返回步骤S21以测量工件10的表面的温度。

在步骤S22中，在温度差U为U＝0的情况下，如图4的步骤S28所示，控制部50计算出温度差W。温度差W是工件10的设定温度与后述的工件10 的内部的测量温度之差。如果温度差W≠0，就返回步骤S21，测量工件10的表面温度。

另一方面，如果温度差W＝0，就如图4的步骤S29所示，停止过热水蒸气 33的喷射。由此结束水蒸气加热步骤。

如此，在本实施方式的水蒸气加热步骤中，控制部50基于由温度计22测量出的工件10的表面温度来控制水蒸气加热部30的输出。需要说明的是，计算温度差U时的工件10的设定温度和计算温度差W时的工件10的设定温度可以因工件10的材质、之后的成型条件而异。

此外，为了消除温度差U和W暂时为U＝0和W＝0的情况，例如温度上升时途经设定温度而暂时为U＝0和W＝0的情况，控制部50例如确认在规定的时间内U＝0和W＝0来判断为U＝0和W＝0。此外，U＝0和W＝0不只是温度差U和W正好为0的情况，也可以包括规定的误差范围。

图6是例示出实施方式的工件制造方法中工件的表面温度和工件的内部温度的曲线图，横轴表示时间，纵轴表示表面温度(曲线图中表示为“表面”。) 和内部温度(曲线图中表示为“内部”。)。需要说明的是，分别测量多个表面温度和内部温度。

如图6所示，在通过过热水蒸气33来加热工件10的水蒸气加热步骤中，温度通过热传导从工件10的表面向内部传递，因此，与工件10的表面温度的上升相比，工件10的内部温度的上升较慢。例如，在加热完成时，工件10的表面温度高于工件10的内部温度。

因此，在本实施方式中，在工件10中含有的CFRP软化后，将导热构件40 插入工件10的内部来直接加热工件10的内部。通过利用这样的直接加热步骤，能大幅缩短加热时间。

需要说明的是，如图6所示，当加热完成后将工件10从加热装置1取出时，虽然工件10的表面温度会降低，但工件10的内部温度会因来自表面的热传导而温度上升。在开始工件10的成型后，表面温度降低，内部温度高于表面温度，温度逆转。

＜直接加热步骤＞

接着，对直接加热步骤进行说明。

图7是例示出实施方式的工件制造方法中的直接加热步骤的流程图。图8 是例示出实施方式的工件制造方法中将导热构件40插入至工件10的内部的状态的图。

如图7的步骤S31所示，首先，测量工件10的表面温度。在测量工件10 的表面温度时，例如使用辐射温度计等温度计22进行测量。需要说明的是，工件10的表面温度的测量不限于辐射温度计这样的非接触式温度计22，也可以是接触式温度计22。

接着，如图7的步骤S32所示，控制部50计算出温度差V。温度差V是工件10的表面的测量温度与工件10的软化温度之差。软化温度是工件10中含有的CFRP的软化温度。控制部50在温度差V为V＜0的情况下返回步骤S31，继续进行工件10的温度测量。

另一方面，在温度差V为V≥0的情况下，如图7的步骤S33所示，将导热构件40插入工件10的内部。例如，通过控制部50的控制，将导热构件40 的插入部41的一方的端部41a插入工件10的内部。工件10中含有的CFRP到软化温度就会软化。由此，能在工件10的内部插入导热构件40。

如图8所示，在插入喷出过热水蒸气33的过热水蒸气喷嘴来作为导热构件 40的情况下，由一方的端部41a喷射过热水蒸气33来加热工件10的内部。例如，过热水蒸气33的喷射由控制部50来控制。使导热构件40与在水蒸气加热步骤中所使用的过热水蒸气发生器32连结。由此，能使用由与水蒸气加热步骤同样的过热水蒸气发生器32产生的过热水蒸气33。由此，即使不对加热装置1 附加特别的装置也能进行直接加热步骤。

例如，在插入加热器来作为导热构件40的情况下，加热器的输出等由控制部50来控制。

接着，如图7的步骤S34所示，测量工件10的温度。例如，控制部50测量工件10的内部温度。在测量工件10的内部温度时，例如可以使用插入工件 10的内部的插入温度计等温度传感器23。

接着，如图7的步骤S35所示，控制部50计算出温度差W。温度差W是工件10的设定温度与工件10的内部的测量温度之差。控制部50在温度差W为 W＞0的情况下如步骤S36所示维持或增加工件10的内部的加热。具体而言，在使用过热水蒸气喷嘴来作为导热构件40的情况下，进行由过热水蒸气喷嘴喷出的过热水蒸气33的温度的上升、过热水蒸气33的量的增加或过热水蒸气33 的喷射的维持。此外，在使用加热器来作为导热构件40的情况下，进行加热器的发热量的增加或发热量的维持。根据温度差W的值来判断是要增加还是要维持何种程度的量和何种程度的时间。然后，如步骤S38所示，为了进行工件10 的内部的温度测量，返回步骤S34。

另一方面，在温度差W为W＜0的情况下，如步骤S37所示，使工件10 的内部的加热减少或停止。具体而言，在使用过热水蒸气喷嘴来作为导热构件 40的情况下，进行由过热水蒸气喷嘴喷出的过热水蒸气33的温度的降低、过热水蒸气33的量的减少或过热水蒸气33的喷射的停止。此外，在使用加热器来作为导热构件40的情况下，进行加热器的发热量的降低或加热器的停止。根据温度差W的值来判断是要减少还是要停止到何种程度的量和何种程度的时间。然后，如图7的步骤S38所示，为了进行工件10的内部的温度测量，返回步骤S34。

此外，如果温度差W为W＝0，就如图7的步骤S39所示，控制部50计算出温度差U。温度差U是工件10的设定温度与上述的工件10的表面的测量温度之差。如果温度差U≠0，就返回步骤S34，测量工件10的内部温度。

如此，在本实施方式的直接加热步骤中，基于由温度传感器23测量出的工件10的内部温度来控制导热构件40的输出。需要说明的是，也可以基于由温度传感器23测量出的工件10的内部温度来控制导热构件40的输出，并且控制将导热构件40和温度传感器23插入工件10的深度。

另一方面，在步骤S39中，如果温度差U＝0，就如图7的步骤S40所示，控制部50停止由导热构件40进行的工件10的加热。具体而言，在导热构件40 为过热水蒸气喷嘴的情况下，停止过热水蒸气33的喷射。在导热构件40为加热器的情况下，切断提供给加热器的电流。然后，将导热构件40从工件10拔出。如此结束直接加热步骤。

需要说明的是，与上述的水蒸气加热步骤的情况相同，计算温度差U时的工件10的设定温度和计算温度差W时的工件10的设定温度也可以根据工件10 的材质、之后的成型条件而不同，控制部50例如确认在规定的时间内U＝0和 W＝0来判断为U＝0和W＝0。

接着，对本实施方式的效果进行说明。

本实施方式的工件制造系统100具有水蒸气加热部30和导热构件40。而且，在通过水蒸气加热部30使工件10软化后，将导热构件40插入工件10来直接加热工件10的内部。由此，除了来自工件10的表面的加热之外，能直接加热工件10的内部。由此能大幅缩短加热时间。

仅使过热水蒸气33接触工件10的表面来进行加热的方法需要花费时间使工件10的中心升温。特别是，在有厚度的工件10的情况下，工件10的加热需要很长时间，不适合量产。此外，即使在材料中含有热传导率小的热塑性CFRP 的情况下，使用来自工件10的表面的热传导来进行加热的方法中，向内部的热传导也需要时间。

然而，在本实施方式的工件制造系统100中，从加热步骤的中途将导热构件40插入工件10直接加热工件10的内部。由此能大幅缩短加热时间，因此能适用于量产。

此外，本实施方式的工件制造系统100适用于对材质中含有能插入导热构件40的热塑性CFRP的工件10的加热。具体而言，CFRP有热塑性CFRP和热固性CFRP两种，但在本实施方式中，在使含有热塑性CFRP的工件10软化后，将导热构件40插入工件10来直接加热工件10的内部。此外，控制部50与热塑性CFRP的软化温度的差异对应地进行反馈控制。如此，在本实施方式中，能使用适合工件10的材质的加热方法，能大幅缩短加热时间。

热塑性CFRP中有一些会随着软化而板厚膨胀。在该情况下，从表面到内部的热传导速度进一步降低。此外，有时在板厚膨胀后的热塑性CFRP的表面附近会产生空气层，在该情况下，从表面到内部的热传导速度进一步降低。然而，在本实施方式的工件制造系统100中，将导热构件40插入工件10来直接加热内部。由此能缩小工件表面与内部的温度差，在短时间内加热工件10。

此外，本实施方式的工件制造系统100在加热装置1的侧面设置耐热玻璃 21，通过辐射温度计来隔着耐热玻璃21测量工件10的表面温度。此外，将温度传感器23插入工件10来测量工件10的内部温度。然后，监视工件10的表面温度和内部温度，对水蒸气加热部30和导热构件40的输出进行反馈控制，具体而言，对锅炉31所产生的水蒸气量、对过热水蒸气发生器32中的水蒸气进行加热的输出、从过热水蒸气喷嘴喷出的过热水蒸气量以及加热器的输出等进行反馈控制。由此，能掌握工件10的表面和内部的温度不均来优化温度。由此，能大幅缩短加热时间。此外，能优化加热所需的能量，因此能降低能量消耗。

本实施方式的工件10的制造方法具有水蒸气加热步骤和直接加热步骤。而且，在通过水蒸气加热步骤使工件10软化后，在直接加热步骤中将导热构件40 插入工件10来直接加热工件10的内部。由此，能从工件10的水蒸气加热步骤的中途进行直接加热，因此能大幅缩短加热时间。

(变形例1)

接着，对实施方式的变形例1进行说明。

图9是例示出实施方式的变形例1的工件制造方法中将导热构件40插入至工件10的内部的状态的图。如图9所示，本变形例的工件11在直接加热步骤中具有软化层11a和固化层11b。

在本变形例中，将导热构件40的插入部41插入工件11的软化层11a来直接加热工件10的固化层11b。由此，使工件10的内部的固化层11b变化为软化层11a。然后，向转变成软化层11a的部分进一步插入导热构件40。

如此，在本变形例中，能向转变成软化层11a的部分进一步插入导热构件 40来直接加热工件10的内部，因此能进一步缩短加热时间。也可以是，在向转变成软化层11a的部分进一步插入导热构件40时，还插入温度传感器23。由此，能高精度地测量工件10的内部温度。

(变形例2)

接着，对实施方式的变形例2进行说明。

图10是例示出实施方式的变形例2的工件制造方法中将导热构件40插入至工件的内部的状态的图。如图10所示，本变形例的工件12含有随着软化而膨胀的CFRP。

含有热塑性树脂的CFRP根据热塑性树脂的材质有两种：随着软化而膨胀的CFRP和软化时不膨胀的CFRP。随着软化而膨胀的CFRP随着从表面开始软化，从表面开始逐渐膨胀。在对这样的CFRP进行加热的情况下，随着膨胀而变为海绵那样的结构，因此含有CFRP的工件10的密度降低，向工件12的内部的热传导率降低。此外，随着膨胀，从表面到工件12的内部的距离也会变大。如此，在随着软化而膨胀的CFRP中，在通过过热水蒸气33从表面进行加热时加热内部需要很长时间。

与之相对，在本变形例中，向工件12的内部插入导热构件40来直接加热工件12的内部。由此，即使在随着软化而膨胀的CFRP中也能使工件12的各个角落充满过热水蒸气33，能进一步缩短加热时间。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但不限于上述的结构，也能在不脱离本发明的技术的思想的范围内进行变更。

例如，设为在本实施方式的水蒸气加热步骤和直接加热步骤中，在设定温度与工件10的表面温度的温度差U和设定温度与工件10的内部温度的温度差W同时为0时，结束各加热步骤，但不限于此。也可以是，根据工件10的材质、之后的成型条件，在仅一方达到设定温度的时间点结束工件10的加热。此外，水蒸气加热步骤的设定温度和直接加热步骤的设定温度也可以根据工件10的材质、之后的成型条件而不同。

此外，采用导热构件40具有与工件10对置的插入部41和格子状的连结部 42的结构，但不限于此。只要是能插入工件10的内部来直接加热工件10的内部，就可以是任意的结构。而且，插入部41延伸的方向不限于竖直方向，也可以适当进行选择。此外，各插入部41延伸的方向也可以不一样。

连接有水蒸气加热部30的腔室20不限于加热炉，也可以是成型模具的模内。

在如此描述的本公开中，显而易见的是，本公开的实施例可以以多种方式变更。这种变更不应被认为是脱离本公开的精神和范围，并且所有这些对本领域技术人员显而易见的变更都包括在本公开的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种工件制造系统，具备对具有材质中含有碳纤维和树脂的碳纤维增强塑料的工件进行加热的加热装置，其中，

所述加热装置包括：

水蒸气加热部，通过使过热水蒸气接触所述工件的表面，将所述工件的至少包含所述表面的部分加热至高于所述碳纤维增强塑料的软化温度的温度；以及

导热构件，被插入达到所述软化温度的所述工件的包含所述表面的部分，直接加热所述工件的内部。

2.根据权利要求1所述的工件制造系统，其中，

所述导热构件包括喷出所述过热水蒸气的过热水蒸气喷嘴。

3.根据权利要求1所述的工件制造系统，其中，

所述导热构件包括加热器。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的工件制造系统，还具备：

温度计，测量所述工件的表面温度；

温度传感器，测量所述工件的内部温度；以及

控制部，基于所述表面温度和所述内部温度来控制所述水蒸气加热部和所述导热构件的输出，

所述控制部基于所述内部温度来控制将所述导热构件和所述温度传感器插入所述工件的深度。

5.一种工件制造方法，具备对具有材质中含有碳纤维和树脂的碳纤维增强塑料的工件进行加热的加热步骤，其中，

所述加热步骤包括：

水蒸气加热步骤，通过使过热水蒸气接触所述工件的表面，将所述工件的至少包含所述表面的部分加热至高于所述碳纤维增强塑料的软化温度的温度；以及

直接加热步骤，将导热构件插入达到所述软化温度的所述工件的包含所述表面的部分，直接加热所述工件的内部。

6.根据权利要求5所述的工件制造方法，其中，

在所述直接加热步骤中，

插入喷出所述过热水蒸气的过热水蒸气喷嘴来作为所述导热构件。

7.根据权利要求5所述的工件制造方法，其中，

在所述直接加热步骤中，

插入加热器来作为所述导热构件。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的工件制造方法，其中，

在所述水蒸气加热步骤中，

基于由温度计测量出的所述工件的表面温度来控制所述过热水蒸气的温度，

在所述直接加热步骤中，

基于由温度传感器测量出的所述工件的内部温度来控制所述导热构件的输出，并且控制将所述导热构件和所述温度传感器插入所述工件的深度。

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