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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Erfindung beansprucht die Vorteile von: der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-095336 , am 2. Mai 2014 eingereicht; der
Japanischen Patentanmeldung Nr.2014-095355 , am 2. Mai 2014 eingereicht; der
Japanischen Patentanmeldung N. 2014-095365 , am 2. Mai 2014 eingereicht;
Japanische Patentanmeldung Nr. 2015-018612 , am 2. Februar 2015 eingereicht;
Japanische Patentanmeldung Nr. 2015-018623 , am 2. Februar 2015 eingereicht; und
Japanische Patentanmeldung Nr. 2015-018631 , am 2. Februar 2015 eingereicht, wobei deren gesamter Inhalt durch Verweis hierin aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Formungsvorrichtung, ein Formungsverfahren und geformte Produkte.
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2. Stand der Technik
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In den vergangenen Jahren sind, um die Kraftstoffeffizienz von Automobilen oder die Reichweite von Hybrid- oder elektrischen Fahrzeugen zu steigern, verschiedene Anstrengungen zur Reduzierung des Gewichts von Fahrzeugkörpern aktiv unternommen worden. Ein bekanntes Mittel zum Gewichtsparen ist ein Verfahren zum Ersetzen der Metallkomponenten von Automobilen durch karbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK) oder glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK).
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Prinzipiell tendieren CFK oder GFK geformte Produkte, die durch Spritzgießen hergestellt wurden, zu geringeren mechanischen oder physikalischen Eigenschaften wie zum Beispiel Zugfestigkeit und Flexfestigkeit als Komponenten die beispielsweise aus Stahl ausgebildet sind. Aus diesem Grund ist die nicht ausreichende Festigkeit von geformten Produkten, die durch Spritzgießen hergestellt werden, ein Problem.
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Außerdem bilden beim Spritzgießen geschmolzene Materialien (zum Beispiel ein geschmolzenes Harz) beim Zusammenlaufen Bindenähte aus, die schlechtes Aussehen zur Folge haben. Die Bereiche, in denen die Bindenähte ausgebildet sind, präsentieren ein weiteres Problem: diese sind von geringerer Festigkeit als andere Bereiche. Um dieses Problem zu lösen ist
JP-2002-103387-A offenbart. Zusätzlich offenbart
JP-H6-842-A eine Technik zum Verwenden einer Auffangplatte zu einem Zeitpunkt des Formens eines geformeten Produkts und Betätigen der Auffangplatte während des Einspritzens.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Jedoch ist es in
JP-2002-103387-A nötig, um zu verhindern, dass Bindenähte in Abschnitten ausgebildet werden, wie zum Beispiel Ecken eines geformten Produkts, in denen die Festigkeit des geformten Produkts geringer ist, die Positionen, Form und effektive Pfadquerschnittsflächen des Angussverteilers und des Anschnitts und der Temperatur und Flussrate des fließenden Materials [Kunststoff/Harz] zu wählen, was eine beträchtliche Menge an Zeit in Anspruch nimmt, um geeignete Parameter zu finden.
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Die vorliegende Erfindung wurde mit Hinblick auf das Obige gemacht und ein Ziel der Erfindung ist es, eine Formungseinrichtung, ein Formungsverfahren und geformte Produkte zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind, ein Verringern der lokalen Festigkeit von geformten Produkten aufgrund von Bindenähten zu verhindern und ein einfaches Finden von Formungsbedingungen zu ermöglichen.
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In einem Aspekt der Erfindung ist die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen geformter Produkte, wobei die Vorrichtung beinhaltet: eine Klemmungseinrichtung zum Halten einer Form, wobei die Form ein Nest hat, in welches ein Formungsmaterial eingeführt wird und ein Auffangelement hat, das in der Lage ist, sich innerhalb des Nests vor und zurück zu bewegen; eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen des Formungsmaterials; und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern von mindestens der Klemmungseinrichtung, des Auffangelements und der Einspritzeinrichtung, wobei die Steuerungseinheit die Einspritzeinrichtung zu einem Zeitpunkt des Einspritzens des Formungsmaterials steuert und den Fluss des Formungsmaterials innerhalb des Nests unter Verwendung des Auffangelements in einer Anfangsphase des Einspritzens steuert und danach das Auffangelement steuert, sodass das Auffangelement zurück in die Form gezogen wird.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen geformter Produkte unter Verwendung einer Form, die ein Nest hat, in welches ein Formungsmaterial eingeführt wird, und ein Auffangelement hat, das dazu geeignet ist, sich innerhalb des Nests vor und zurück zu bewegen, wobei das Verfahren beinhaltet: einen Auffangschritt zum Bewegen des Auffangelements in das Nest; und einen Einspritzschritt zum Einspritzen des Formungsmaterials in das Nest, wobei der Fluss des Formungsmaterials innerhalb des Nests unter Verwendung des Auffangelements in einer Anfangsphase des Einspritzens während des Einspritzschritts gesteuert wird und das Auffangelement danach in die Form gezogen wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren, wobei das Nest beinhaltet: einen Formungsmaterialeinflussraum, in dem ein Anschnitt vorgesehen ist; einen Auseinanderlaufraum, der mit dem Formungsmaterialeinflussraum verbunden ist; und ein Paar von Fließpfaden, die von dem Auseinanderlaufraum auseinander laufen, wobei das Auffangelement gesteuert ist, sodass das Formungsmaterial von dem Auseinanderlaufraum während des Einspritzschritts in Richtung eines der Fließpfade fließt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren, wobei: das Paar von Fließpfaden miteinander an einem Kreuzungsabschnitt, der stromab des Auseinanderlaufraums liegt, verbunden ist; und während des Einspritzschritts das Auffangelement in die Form gezogen wird, nachdem das Formungsmaterial von dem einen der Fließpfade durch den Kreuzungsabschnitt und den anderen Fließpfad in dieser Reihenfolge, um den Formungsmaterialeinflussraum zu erreichen, geflossen ist, zurückgezogen wird.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein geformtes Produkt durch ein Verfahren von einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein geformtes Produkt, beinhaltend: einen geformten Produkthauptkörperabschnitt, der ein Formungsmaterial beinhaltet; einen Auseinanderlaufabschnitt, der in dem geformten Produkthauptkörperabschnitt vorgesehen ist; ein Paar von Zweigabschnitten, die von dem Auseinanderlaufabschnitt auseinander laufen; und einen Verbindungsabschnitt, zum aneinander Verbinden des Paars von Zweigabschnitten, wobei das Formungsmaterial in dem geformten Produkthauptkörperabschnitt zusammenläuft.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen geformter Produkte innerhalb einer Form, wobei das Verfahren beinhaltet: einen Platzierungsschritt, zum Platzieren eines Einführmaterials in die Form unter Verwendung einer Transfereinrichtung; einen Pressschritt zum Pressen eines Teils des Einführmaterials nach unten unter Verwendung der Transfereinrichtung; und einen Einspritzschritt zum Einspritzen eines Formungsmaterials in die Form.
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Die vorliegende Erfindung stuert den Fluss des Formungsmaterials innerhalb des Nests unter Verwendung des Auffangelements in einer Anfangsphase des Einspritzens und zieht das Auffangelement in die Form. Dies verhindert, dass das Formungsmaterial in Bereichen zusammenfließt, in dem Bindenähte nicht benötigt werden wodurch verhindert wird, das sich lokale Festigkeiten des geformten Produkts aufgrund von Bindenähten verringern. Ferner, da keine komplizierten Formungsbedingungen eingestellt werden müssen, können Formungsbedingungen leicht bestimmt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist eine vordere Querschnittsansicht, die einen Teil einer Spritzgießmaschine entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
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2 ist ein Querschnitt einer Form einer Spritzgießmaschine entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung (ein Querschnitt, der entlang der Linie II-II von 1 gemacht wurde);
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3 ist eine vordere Ansicht eines geformten Produkts, entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;
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4 ist ein erklärendes Diagramm eines Spritzgießzyklusses;
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5A bis 5G sind Zeichnungen, die ein Verfahren zum Herstellen geformter Produkte entsprechend der Ausführungsform der Erfindung darstellen;
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6 ist eine vordere Ansicht eines geformten Produkts entsprechend eines Änderungsbeispiels; und
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7A und 7B sind Zeichnungen, die ein Verfahren zum Herstellen geformter Produkte nach dem Änderungsbespiel darstellen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug zu 1 bis 7 beschrieben. 1 bis 7 sind Zeichnungen, die Ausführungsformen der Erfindung darstellen. In jeder der Figuren bezeichnen gleiche Nummern gleiche Elemente und in Teilen der Figuren sind detaillierte Beschreibungen ausgelassen.
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Aufbau der Spritzgießmaschine
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Zuerst wird der Aufbau einer Spritzgießmaschine (Vorrichtung zum Herstellen geformter Produkte oder Formungsvorrichtung) mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine vordere Querschnittsansicht einer Spritzgießmaschine entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, während 2 ein Querschnitt ist, der den inneren Aufbau einer Form darstellt.
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Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Spritzgießmaschine 10 die folgenden Komponenten: eine Basis 11; eine Einspritzeinrichtung 20, die an der Basis 11 vorgesehen ist; eine Klemmungseinrichtung 30, die an der Basis 11 vorgesehen ist; und eine Steuerung 60 zum Steuern der gesamten Spritzgießmaschine 10.
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Unter diesen Komponenten beinhaltet die Einspritzeinrichtung 20 einen Einspritzmechanismus 21 und einen Zylinder 22, der sich horizontal von dem Einspritzmechanismus 21 erstreckt. Eine Schnecke 23 ist innerhalb des Zylinders 22 vorgesehen. Eine Düse 24 ist an dem distalen Ende des Zylinders 22 vorgesehen. Die Einspritzeinrichtung 20 ist beweglich in die Richtung vorgesehen, in der sich die Einspritzeinrichtung 20 von der Klemmungseinrichtung 30 an der Basis 11 (X-Richtung) nähert oder weg bewegt.
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Eine Form 40, die eine fixierte Form 41 und eine bewegliche Form 42 beinhaltet, ist an der Klemmungseinrichtung 30 fixiert. Diese Klemmungseinrichtung 30 beinhaltet die folgenden Komponenten: eine Druckplatte 31, die an der Basis 11 fixiert ist; eine fixierte Platte 32, welche die fixierte Form 41 unterstützt und an der Basis 11 fixiert ist; und eine bewegliche Trägerplatte 33, die gegenüber der fixierten Platte 32 vorgesehen ist, welche die bewegliche Form 42 unterstützt und beweglich bezüglich der fixierten Platte 32 angeordnet ist.
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Ferner sind die fixierte Trägerplatte 32 und die Druckplatte 31 durch mehrere (zum Beispiel vier) Spindeln 34 mit einem vorbestimmten Abstand zwischen einander verbunden. Die bewegliche Trägerplatte 33 bewegt sich in eine Richtung, in der die bewegliche Trägerplatte 33 sich der fixierten Trägerplatte 32 nähert oder sich von der fixierten Trägerplatte 32 entfernt, entlang der Spindeln 34.
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Als ein Ergebnis, dass sich die bewegliche Trägerplatte 33 in die Richtung, in welche sich die bewegliche Trägerplatte 33 der fixierten Trägerplatte 32 nähert (Formschließungsrichtung), bewegt, wird das Formschließen der fixierten Form 41 und der fixierten Form 42 durchgeführt. Zusätzlich, wenn sich die bewegliche Trägerplatte 33 in eine Richtung, in welche die bewegliche Trägerplatte 33 sich von der fixierten Trägerplatte 32 weg bewegt (Formöffnungsrichtung), bewegt, wird folglich die Formöffnung der fixierten Form 41 und der beweglichen Form 42 durchgeführt.
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Eine Montageeinrichtung 87, wie z.B. eine Entlademaschine oder ein Roboter zum Transferieren eines eingeführten Materials 80, das später beschrieben wird, ist in der Nähe der Form 40 vorgesehen.
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Der Aufbau der Form 40 wird als nächstes unter Bezug zu 1 und 2 beschrieben.
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Wie oben erklärt, beinhaltet die Form 40 die fixierte Form 41 und die bewegliche Form 42. Die fixierte Form 41 beinhaltet einen Anschnitt 43, in welchen ein Harzmaterial (Formungsmaterial oder Formungssubstanz), das von der Einspritzeinrichtung 20 eingeführt wird, fließt. Die bewegliche Form 42 ist aufgrund der beweglichen Trägerplatte 33 in die Richtung, in welcher sich die bewegliche Form 42 der fixierten Form 41 nähert oder von der fixierten form 41 weg bewegt (X-Richtung), beweglich.
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Die Form 40 beinhaltet ein Nest 44, in welches das Harzmaterial eingeführt wird und eine Auffangplatte (Auffangelement) 45, das dazu geeignet ist, sich in dem Nest 44 vor und zurückzubewegen. Unter diesen Komponenten ist das Nest 44 zwischen der fixierten Form 41 und der beweglichen Form 42 ausgebildet und hat eine Form, die einem geformten Produkt 70, das später beschrieben wird, entspricht.
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Die Auffangplatte 45 ist dazu ausgelegt, in die bewegliche Form 42 aufgrund eines Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) einzutreten und auszutreten. Die Auffangplatte 45, die durch die Steuerung (Steuereinrichtung) 60 gesteuert wird, ist dazu ausgelegt, die Auffangposition innerhalb des Nests 44 (siehe 1) einzunehmen oder die zurückgezogenen Position einzunehmen, in welcher die Auffangplatte 45 in die bewegliche Form 42 gezogen ist. Genauer, wie später beschrieben, steuert die Steuerung 60 die Einspritzeinrichtung 20 zu einem Zeitpunkt des Einspritzfüllens (Einspritzens) des Harzmaterials durch die Einspritzeinrichtung 20, steuert den Fluss des Harzmaterials in das Nest 44 unter der Verwendung der Auffangplatte 45 in der Anfangsphase des Einspritzfüllens (Einspritzens) und steuert danach die Auffangplatte 45, sodass die Auffangplatte 45 in die Seite der beweglichen Form 42 gezogen ist.
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Wenn die Auffangplatte 45 in der Auffangposition ist, durchläuft die Auffangplatte 45 das Nest 44 und bewegt sich aufwärts in die Position, in der die Auffangplatte 45 in Kontakt mit der fixierten Form 41 kommt. Der Anschnitt 43 ist an einer Seite (obere Seite) der Auffangplatte 45 gelegen. Folglich reguliert die Auffangplatte 45 den Fluss des Harzmaterials von dem Anschnitt 43 in das Nest 44. Genauer gesagt ist das Harzmaterial in der Lage, nur in Richtung der einen Seite (obere Seite) der Auffangplatte 45 zu fließen und wird nicht direkt in die andere Seite (untere Seite) der Auffangplatte 45 von dem Anschnitt 43 fließen.
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Auf der anderen Seite, wenn die Auffangplatte 45 in einer zurückgezogenen Position ist, ist die Auffangplatte 45 vollständig in die bewegliche Form 42 zurückgezogen. Zu diesem Zeitpunkt fließt das Harzmaterial von dem Anschnitt 43 innerhalb des Nests 44 ohne durch die Auffangplatte blockiert zu werden. Genauer gesagt ist es für das Harzmaterial möglich, nicht nur in Richtung einer Seite (obere Seite) der Auffangplatte 45 zu fließen, sondern auch in Richtung der anderen Seite (untere Seite) der Auffangplatte 45 zu fließen. Es sollte angemerkt werden, dass die Auffangplatte 45 alternativ in die fixierte Form 41 ein- und austreten kann.
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Während in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, die Auffangplatte 45 so ausgebildet ist, dass sie eine rechteckige Plattenform in einem vertikalen Querschnitt (der Querschnitt parallel zur Y-Z-Ebene) hat, ist die Form der Auffangplatte 45 darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel kann die Auffangplatte 45 stattdessen in einer Dreiecksform oder einer Ellipsenform in dem vertikalen Querschnitt (der Querschnitt parallel zur Y-Z-Ebene) ausgebildet sein.
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Innerhalb des Nests 44 ist ein Paar von zylinderförmigen Schaftelementen 46 platziert, sodass diese sich zwischen der fixierten Form 41 und der beweglichen Form 42 erstrecken. Diese Schaftelemente 46 sind jeweils mit der fixierten Form 41 verbunden. Wie später beschrieben, wenn das Harzmaterial in die Form 40 eingespritzt wird, ist ein Einführmaterial 80 um das Paar von Schaftelementen 46 gewickelt. Beachte, dass die Auffangplatte 45 sich in eine horizontale Richtung (Y-Richtung) von einem der Schaftelemente 46 zu dem anderen erstreckt. Zusätzlich beinhaltet die fixierte Form 41 einen Vorsprung 47, der unterhalb des Schaftelements 46 liegt. Dieser Vorsprung 47 wird verwendet, um ein Einführmaterial 80 zu platzieren, wobei ein Ende 81 und das andere Ende 82 des Einführmaterials 80 zu dem Zeitpunkt des Einspritzfüllens des Harzmaterials in die Form 40 wie später beschrieben überlappt.
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Wie in 2 dargestellt, beinhaltet das Nest 44: einen Harzeinflussraum (Formungsmaterialeinflussraum) 51, in dem der Anschnitt vorgesehen ist und in den das Harzmaterial fließt; einen Auseinanderlaufraum 52, der dazu geeignet ist, mit der stromab Seite des Harzeinflussraums 51 verbunden zu sein und an der Position vorgesehen ist, an der das Harzmaterial auseinanderläuft; und ein Paar von Fließpfaden 53a und 53b, in die jeweils Harzmaterial, das von dem Auseinanderlaufraum 52 auseinanderläuft, fließt. Darüber hinaus ist das Paar von Fließpfaden 53a und 53b dazu geeignet, miteinander an einem Kreuzungsabschnitt 54 verbunden zu sein, der stromab von dem Auseinanderlaufraum 52 liegt.
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Der Auseinanderlaufraum 52, das Paar von Fließpfaden 53a und 53b und der Kreuzungsabschnitt 54 bilden als Ganzes eine Ringform aus und jedes der Schaftelemente 46 ist durch diesen Ring umgeben. Es sollte angemerkt werden, dass, wie in 2 dargestellt, die Breite des Vorsprungs 47 (Länge in Y-Richtung) gleich der Breite des Harzeinflussraums 51 oder kleiner als eine Breite des Harzeinflussraums 51 ist.
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In diesem Fall hat das Nest 44 ein Paar von Auseinanderlaufräumen 52, die an beiden Seiten der Horizontalrichtung des Harzeinflussraums 51 liegen, beinhaltet, wobei das Nest 44 darauf nicht beschränkt ist. Die Anzahl von Auseinanderlaufräumen 52 kann auch größer als drei sein.
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Die Steuerung 60 kann beispielsweise durch einen Computer ausgebildet sein, der eine CPU, ROM, RAM und eine externe Speichervorrichtung hat. Auf Basis von verschieden Informationseingaben steuert diese Steuerung 60 eine Betätigung der Einspritzeinrichtung 20, der Klemmungseinrichtung 30, der Auffangplatte 45 und der Montageeinrichtung 87. Informationseingaben an die Steuerung 60 sind zum Beispiel Steuerungsbefehle oder Formungsinformationseingaben durch den Bediener oder eine externe Einrichtung. Da das der Fall ist, ist die Steuerung (Steuerungseinheit) 60 dazu ausgelegt, die komplette Spritzgießmaschine 10 zu steuern. Jedoch kann in der vorliegenden Ausführungsform die Steuerung 60 jede Einrichtung sein, solange sie in der Lage ist, mindestens die Einspritzeinrichtung 20 und die Auffangplatte 45 zu steuern.
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Aufbau eines geformten Produkts
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Der Aufbau eines geformten Produkts, das durch die oben beschriebene Spritzgießmaschine 10 hergestellt wurde, wird im Folgenden mit Bezug zu 3 beschrieben. 3 ist eine vordere Ansicht, die das geformte Produkt 70 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
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Wie in 3 dargestellt, ist das geformte Produkt 70 ein Material, in dem beispielsweise ein faserverstärktes Harz wie Karbonfaser verstärkter Kunststoff (CFK) oder Glasfaser verstärkter Kunststoff (GFK) verwendet wird. Das geformte Produkt 70 hat: einen Kunstharzabschnitt (Materialabschnitt) 71, der ein Kunstharz (Material) beinhaltet; und ein Einführmaterial (Prepreg, Einführelement, Verstärkungselement oder Verstärkungsmaterial) 80, das integral mit dem Kunstharzabschnitt 71 ausgebildet ist.
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Unter diesen beinhaltet der Kunstharzabschnitt 71 einen geformten Produkthauptkörperabschnitt 73 und ein Paar von auseinanderlaufenden Abschnitten 74, die an beiden Seiten des geformten Produkthauptkörperabschnitts 73 vorgesehen sind. Ein Paar von Zweigabschnitten 75a und 75b, die von jedem der auseinanderlaufenden Abschnitten 74 auseinanderlaufen sind miteinander an dem Verbindungsabschnitt 76 verbunden.
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Der geformte Produkthauptkörperabschnitt 73, der an dem zentralen Abschnitt des geformten Produkts 70 liegt, entspricht dem oben beschriebenen Harzeinflussraum 51 der Form 40. Zusätzlich beinhaltet der geformten Produkthauptkörperabschnitt 73 einen dem Anschnitt entsprechenden Abschnitt 72, der dem Anschnitt 43 der Form 40 entspricht. Die auseinanderlaufenden Abschnitte 74, die Zweigabschnitte 75a und 75b und der Verbindungsabschnitt 76 entsprechen jeweils den Auseinanderlaufräumen 42, den Fließpfaden 53a und 53b und dem Kreuzungsabschnitt 44 in der Form 40.
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Die Verzweigungsabschnitte 74, das Paar von Zweigabschnitten 75a und 75b und der Verbindungsabschnitt 86 bilden als Ganzes eine Ringform aus und ein kreisförmiges Durchgangsloch 77 ist in jedem der Ringe ausgebildet. Das Durchgangsloch 77 hat eine Form, die der eines Schaftelements 46 der Form 40 entspricht.
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Aufgrund des Auseinanderlaufens des Harzmaterials zum Zeitpunkt des Einspritzgießens wird eine Bindenaht W an dem geformten Produkthauptkörperabschnitt 73 des geformten Produkts 70 ausgebildet. Diese Bindenaht W ist an einer Position, die näher an dem Bereich vorgesehen ist, welcher der oben beschriebenen Auffangplatte 45 der Form 40 entspricht. Das heißt, dass die Bindenaht W entlang einer Richtung, in welche das Harzmaterial innerhalb des Harzeinflussraums 41 des Nests 44 oder in eine Längsrichtung (Y-Richtung) des geformten Produkthauptkörperabschnitts 73 fließt, ausgebildet ist. Ferner ist die Bindenaht W entlang einer Breitenrichtung (Z-Richtung) des geformten Produkthauptkörperabschnitts 73 in die gegenüberliegende Position des Anschnittentsprechungsabschnitts 72 bezüglich der Auffangplatte 54 um den geformten Produkthauptkörperabschnitt 73 ausgebildet.
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Im Gegensatz dazu ist keine Bindenaht W an dem Paar von Zweigabschnitten 75a und 75b und an dem Verbindungsabschnitt 76 ausgebildet. Folglich kann die Bindenaht W entfernt von den Zweigabschnitten 75a und 75b und dem Verbindungsabschnitt 76b platziert werden, die dazu tendieren, eine geringere Festigkeit zu haben, wodurch die Festigkeit der Zweigabschnitte 75a und 75b und des Verbindungsabschnitts 76 verbessert wird.
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Das Einführmaterial (Einführelement, Verstärkungsmaterial oder Verstärkungselement) 80 ist aus einem folienähnlichen Material ausgebildet und ist vorgesehen, den äußeren Abschnitt des synthetischen Harzabschnitts 71 zu umgeben, während es gebogen ist. Zusätzlich beinhaltet das Einführmaterial 80 ein Ende 81 und das andere Ende 82 und ist integral mit dem synthetischen Harzabschnitt 71 ausgebildet, wobei das eine Ende 81 das zweite Ende 82 überlappt. Das heißt, dass die Länge des Einführmaterials 80 länger als eine Länge des äußeren Abschnitts des geformten Produkts 70 ist.
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Der Bereich in dem das eine Ende 81 und das andere Ende 82 des Einführmaterials 80 überlappend ist, ist beispielsweise in der Nähe des geformten Produkthauptkörperabschnitts 73; in der vorliegenden Ausführungsform ist es im Wesentlichen an dem zentralen Abschnitt der Längsrichtung (Y-Richtung) des geformten Produkthauptkörperabschnitts 73. Wie oben verhindert ein Aneinanderkleben der Enden 81 und 82 des Einführmaterials 80 eine Verringerung der lokalen Festigkeit des geformten Produkts 70. Darüber hinaus verhindert ein Übereinanderlegen der Enden 81 und 82 des Einführmaterials 80 eine Verringerung der Festigkeit der Verbindung des Einführmaterials 80. Da die Bindenaht W auch in der Gegend vorgesehen ist, in der die Enden 81 und 82 des Einführmaterials übereinander liegen, kann die Festigkeit um die Bindenaht W erhöht werden.
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Es sollte angemerkt werden, dass der Bereich, den das eine Ende 81 des Einführmaterials 80 überlappt, nur ein Teil des Einführmaterials 80 sein muss und nicht notwendigerweise an dem anderen Ende 82 sein muss. Zum Beispiel ist es stattdessen möglich, das eine Ende 81 in die (-Y)-Richtung in 3 zu erstrecken, um das eine Ende 81 mit dem Einführmaterial 80 in der Nähe des Durchgangslochs 77 zu überlappen. Alternativ ist es unabhängig davon, ob das eine Ende 81 oder das andere Ende 82 überlappend liegen, auch möglich, das eine Ende 81 (oder das andere Ende 82) zu falten, um die Festigkeit des einen Endes 81 (oder des anderen Endes 82) zu erhöhen.
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Es sollte angemerkt werden, dass das synthetische Harz (Harzmaterial oder Formungsmaterial), das den synthetischen Harzabschnitt 71 bildet, ein Epoxy basiertes Harz, ein Polyamid basiertes Harz oder ein Phenol basiertes Harz sein kann. Darüber hinaus kann ein Einführmaterial 80 beispielsweise eine Folie sein, die durch Eintauchen einer kontinuierlichen Faser ausgebildet wie zum Beispiel einer Karbonfaser oder Glasfaser oder einen langen Faser in Harz sein kann.
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Das geformte Produkt 70 ist dazu geeignet, eine mechanische Festigkeit zu erhalten, die größer als die eines Spritzgussproduktes ist, das durch synthetisches Harz alleine hergestellt wurde, da das Einführmaterial 80 in das geformte Produkt 70 eingeführt wird. Ein solches geformtes Produkt 70 kann beispielsweise als eine Automobilkomponente, Flugzeugkomponente, architektonische Komponente oder Industriemaschinen-Komponente verwendet werden.
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Verfahren zum Herstellen geformter Produkte Ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Produkts, im Besonderen das zum Herstellen des geformten Produkts 70, das in 3 dargestellt ist, wird unter Verwendung der Spritzgießmaschine 10, die in den 1 und 2 dargestellt ist, erklärt.
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Zuerst wird der grundsätzliche Spritzgießprozess kurz beschrieben. Wie in 4 dargestellt, wird das geformte Produkt 70 unter Verwendung der Spritzgießmaschine 10 der vorliegenden Ausführungsform durch Durchführen eines Spritzgießzyklus S100 hergestellt. Genauer gesagt beinhaltet der Spritzgießzyklus S100 einen Formklemmungsschritt S101, einen Einspritzschritt S102, einen Verweil- und Kühlungsschritt S103, einen Formöffnungsschritt S104 und einen Produktentladeschritt S105, wobei Wiederholen dieser Schritte in dieser Reihenfolge eine große Anzahl von geformten Produkten 70 herstellt.
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Das Verfahren zum Herstellen geformter Produkte 70 wird ferner mit Bezug zu den 5A bis 5G beschrieben. 5A bis 5G sind Zeichnungen, die ein Verfahren zum Herstellen geformter Produkte entsprechend der vorliegenden Ausführungsform darstellen; unter diesen sind 5b bis 5G Zeichnungen, die im Wesentlichen 2 entsprechen. Es sollte angemerkt werden, dass der Spritzgießzyklus S100, der unten beschrieben wird, durch die Steuerung 60 gesteuert wird.
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Ein folienähnliches Einführmaterial 80 wird zuerst vorbereitet. Dieses Einführmaterial 80 wird vorher bis zu seinem Erweichungspunkt oder höher unter Verwendung der Heizung 86 einer Heizungseinrichtung 85 unabhängig von dem Spritzgießzyklus S100, der oben beschrieben wurde (siehe 5A), aufgeheizt.
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Darüber hinaus wird vor dem Formklemmungsschritt S100 die bewegliche Form 42, die durch die bewegliche Trägerplatte 33 gestützt wird, von der fixierten Form 41, die durch die fixierte Trägerplatte 32 fixiert wird, (Formöffnung wird durchgeführt) (siehe 1) weg bewegt.
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In diesem Zustand wird die Montageeinrichtung (Transfereinrichtung) 87, die beispielsweise eine Entladeeinrichtung oder ein Roboter ist, verwendet, um das erwärmte Einführmaterial 80 (Transferschritt) zu transferieren und es in die Form 40 zu platzieren. In diesem Fall wird das Einführmaterial 80 an dem Paar von Schaftelementen 46 der fixierten Form 41 installiert und danach durch die Montageeinrichtung 87, die es in der Form 40 biegt (siehe 5b), deformiert. Zu diesem Zeitpunkt hängen das eine Ende 81 und das andere Ende 82 des Einführmaterials 80 beide von den Schaftelementen 46 abwärts.
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Es sollte angemerkt werden, dass während in der vorliegenden Ausführungsform das Einführmaterial 80 an dem Paar von Schaftelementen 46 der fixierten Form 41 installiert ist und danach durch die Montageeinrichtung 87, die es in die Form 40 biegt, deformiert wird, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Zum Beispiel ist es stattdessen möglich, das Paar von Schaftelementen 46 an der bewegliche Form 42 zu verbinden und das Einführmaterial an dem Paar von Schaftelementen 46 der beweglichen Form 42 zu platzieren, worauf die Deformation des Einführmaterials 80 durch die Montageeinrichtung 87 in der Form 40 folgt.
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Danach wird das Einführmaterial 80 durch die Montageeinrichtung 87 an eine vorbestimmte Position innerhalb des Nests 44 der Form 40 gesetzt. Das heißt, dass eine Seite des anderen Endes 82 des Einführmaterials 80 durch die Montageeinrichtung 87 gebogen wird, sodass dieses um eines der Schaftelemente 46 gewickelt ist und danach auf dem Vorsprung 47 (siehe 5C) platziert ist. Darauf folgend wird eine Seite des einen Endes 81 des Einführmaterials 80 durch die Montageeinrichtung 87 gebogen, sodass es um das andere Schaftelement 46 gewickelt und danach an dem Vorsprung 47 (siehe 5D) platziert ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das eine Ende 81 des Einführmaterials 80 mit dem anderen Ende 82 übereinander gelegt. Die Operationen, die durch die 5B, 5C und 5D dargestellt werden, werden manchmal als Platzierungsschritt, in welchem die Montageeinrichtung 87 verwendet wird, um das Einführmaterial 80 in der Form 40 zu platzieren oder als Deformationsschritt, in welchem die Montageeinrichtung 87 verwendet wird, um das Einführmaterial 80 in der Form 40 zu deformieren, bezeichnet.
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Es sollte angemerkt werden, dass während in der vorliegenden Erfindung die Montageeinrichtung 87 auch als Transfereinrichtung zum Transferieren des geheizten Einführmaterials 80 verwendet wird, die vorliegende Ausführungsform darauf nicht beschränkt ist. Alternativ können die Transfereinrichtung zum Transferieren des Einführmaterials 80 und die Montageeinrichtung 87 als getrennte Einrichtung ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Montageeinrichtung 87 eine sein, in welcher das Einführmaterial 80 in dem Nest 44 aufgrund eines Schiebekerns oder anderer Betätigung der Form 40 montiert ist.
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Wie oben dargestellt, muss der Abschnitt, den ein Ende 81 des Einführmaterials überlappt, auf einem Teil des Einführmaterials überlappt sein und nicht notwendigerweise auf dem anderen Ende 82. Zusätzlich ist es auch möglich, das eine Ende 81 (oder das andere Ende 82) des Einführmaterials 80 zu falten und den gefalteten Abschnitt des einen Endes 81 (oder des anderen Endes 82) zu kleben und dadurch seine Festigkeit zu erhöhen.
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Darauf folgend, wenn sich die bewegliche Form 42 in Richtung der fixierten Form 41 bewegt, und in engen Kontakt mit der fixierten Form 41 kommt, werden die bewegliche Form 42 und die fixierte Form 41 geklemmt (Formklemmungsschritt S101) (siehe 5E). Zu diesem Zeitpunkt ist der Anschnitt 43, der in der fixierten Form 41 vorgesehen ist, innerhalb des Rings, der durch das Einführmaterial 80 umgeben ist, gelegen.
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Als nächstes bewegt ein Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) die Auffangplatte 45 in Richtung des Nests 44, wodurch die Auffangplatte 45 von der zurückgezogenen Position zu der Auffangposition (siehe 5F) (Auffangschritt) bewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die Auffangplatte 45 so gelegen, dass sie sich zwischen dem Paar von Schaftelementen 46 erstreckt.
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Der folgende Einspritzschritt S102 für das Einspritzfüllen des Harzmaterials bildet ein geformtes Produkt 70, welches das Einführmaterial 80 beinhaltet, aus. In diesem Einspritzschritt S102, wobei die bewegliche Form 42 und die fixierte Form 41 geklemmt sind, wird das geschmolzene Harzmaterial von der Düse 24 der Einspritzeinrichtung 20 eingespritzt und die Form 40 wird mit Harzmaterial gefüllt.
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Es sollte angemerkt werden, dass während in der vorliegenden Ausführungsform die Auffangplatte 45 von der zurückgezogenen Position zu der Auffangposition kurz vor dem Einspritzen des Harzmaterials bewegt wird, wobei die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt ist. Zum Beispiel ist es stattdessen möglich, die Auffangplatte 45 von der zurückgezogenen Position zu der Auffangposition zu bewegen, wenn das Einführmaterial 80 in die Form 40 platziert wird oder die Bewegung der Auffangplatte 45 zu der Auffangposition zu einem Zeitpunkt zu beenden, wenn das Einführmaterial 80 in der Form 40 platziert wird. Das heißt, es ist lediglich nötig, dass die Auffangplatte 45 vor dem Einspritzen des Harzmaterials in der Auffangposition liegt.
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In dem Einspritzschritt S102 in der Anfangsphase des Einspritzfüllens wird der Fluss des Harzmaterials innerhalb des Nests durch die Auffangplatte 45 reguliert. Das heißt, dass das Harzmaterial von dem Anschnitt 43 zuerst in das Nest 44 fließt und in horizontale Richtungen innerhalb des Harzeinflussraums 41 entlang einer Oberfläche (obere Oberfläche) der Auffangplatte 45 fließt. Als nächstes fließt das Harzmaterial, während es durch die Auffangplatte 45 gesteuert wird, an einer Seite (Stromauf-Fließpfade 53a) von den Auseinanderlaufräumen 52 (siehe Pfeile in 5F) in Richtung der Fließpfade 53a. Andererseits wird das Harzmaterial nicht direkt von den Auseinanderlaufräumen 52 in die Fließpfade 53b auf der anderen Seite (Stromab-Fließpfade 53b) fließen. Wie oben fließt das Harzmaterial durch die Fließpfade 53a auf einer Seite, den Kreuzungsabschnitt 54, die Fließpfade 53b auf der anderen Seite in dieser Reihenfolge und fließt danach entlang der anderen Seite der anderen Oberfläche (Bodenoberfläche) der Auffangplatte 45, um in den Harzeinflussraum 51 zu fließen.
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In dieser Zeit bewegt sich das Einführmaterial, sodass es sich unter Verwendung des Harzmaterials, das innerhalb des Nests 44 fließt, in Richtung der äußeren Seite ausdehnt und ist in einer vorbestimmten Position entlang der inneren Oberfläche des Nests 44 (siehe 5F) platziert. Zu diesem Zeitpunkt, während das eine Ende 81 und das andere Ende 82 des Einführmaterials 80 sich relativ zueinander bewegen, sodass die Breite des Überlappungsabschnitts klein wird, verbleiben das eine Ende 81 und das andere Ende 82 in einem überlappenden Zustand, sogar nach dem das Füllen mit dem Harzmaterial abgeschlossen ist. Folglich wird der überdeckende Abschnitt zwischen dem einen Ende 81 und dem anderen Ende 82, wenn das Nest mit dem Harzmaterial gefüllt ist, durch den Druck des Harzmaterials gedrückt und geklebt (druckgefügt). Folglich wird der Einspritzschritt S102 auch als Klebschritt bezeichnet.
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Als nächstes zieht ein Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) die Auffangplatte 45 in die bewegliche Form 42, um die Auffangplatte 45 in der zurückgezogenen Position (siehe 5G) zu platzieren. Der Zeitpunkt, zu dem die Auffangplatte 45 in die zurückgezogene Position bewegt wird, ist zum Beispiel, wenn in dem Nest 44 der gesamte Raum mit Ausnahme der Auffangplatte 45 mit Harzmaterial gefüllt wurde. Der genaue Zeitpunkt davon kann in Einklang mit der Position der Schnecke 23 innerhalb des Zylinders 22 oder der Länge der Zeit, die seit dem Einspritzen des Harzmaterials von der Düse 24 verstrichen ist, gesteuert werden.
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Danach zwingt ein Fortführen der Einspritzoperation unter Verwendung der Einspritzeinrichtung 20 das Harzmaterial in den Raum in dem Nest 44, in dem die Auffangplatte 45 lag (der Raum wird durch die zwei-gepunktete Strichlinie von 5 sichtlich gemacht). Folglich läuft das Harzmaterial an den gegenüberliegenden Positionen des Anschnitts 43 bezüglich der Auffangplatte 45 und der Position, die der Auffangplatte 45 entspricht, auseinander, wodurch die Bindenaht W ausgebildet wird (siehe 3).
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Danach resultiert der Verweil- und Kühlungsschritt S103 in der Produktion des geformten Produkts 70, das in 3 darstellt ist. Danach wird die Form 40 in dem Formöffnungsschritt S104 geöffnet. In dem Produktentladeschritt S105 wird das geformte Produkt 70 aus der beweglichen Form 42 gedrückt und als ein Ergebnis der Entnahme des geformten Produkts 70 ist der Spritzgießzyklus S100 vollständig. Hier sind der Einspritzschritt S102 und/oder der Verweil- und Kühlungsschritt S103 ein Beispiel des Formungsprozesses.
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Wie oben beschrieben, entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Einspritzschritt S102 der Fluss des Harzmaterials innerhalb des Nests 44 durch die Auffangplatte 45 in einer Anfangsphase des Einspritzfüllens gesteuert und danach wird die Auffangplatte 45 in die bewegliche Form 42 gezogen. Folglich kann die Bindenaht W von den Teilen, die dazu tendieren, eine geringere Festigkeit an dem geformten Produkt 70 (zum Beispiel die Zweigabschnitte 75a und 75b und der Verbindungsabschnitt 76) haben, entfernt ausgebildet werden, wodurch die Festigkeit dieser Teile verbessert wird. Als ein Ergebnis der höheren Festigkeit kann eine Verringerung der lokalen Festigkeit des geformten Produkts 70 aufgrund einer Bindenaht W verhindert werden. Zusätzlich, weil optimale Formungsbedingungen (die Positionen, Formen und effektive Pfadquerschnittsflächen des Angussverteilers und des Anschnitts und der Temperatur und Flussrate des fließenden Materials [Harz]) nicht durch Versuch und Fehler, um die Position der Bindenaht zu verschieben, gefunden werden müssen, können die Formungsbedingungen für das geformte Produkt 70 einfach bestimmt werden. Darüber hinaus wird während des Einspritzfüllens ein turbulenter Fluss durch das geschmolzene Harz auch an dem Teil, der die Bindenaht W bildet, (der Raum, in dem die Auffangplatte 45 vorhanden war) induziert, folglich wird ein Absinken der Festigkeit des geformten Produkts 70 verringert.
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Ferner entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird das Harzmaterial in die Form 40 eingespritzt, während das eine Ende 81 und das andere Ende 82 des eingeführten Materials 80 miteinander überlappt sind, wodurch das überlappende eine Ende 81 und das andere Ende 82 verklebt werden. Diese Operation verhindert, dass sich die lokale Festigkeit in dem geformten Produkt 70 verringert, und verhindert weiterhin eine Verringerung der Festigkeit aufgrund einer losen Verbindung an der Fuge oder dergleichen.
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Ferner wird entsprechend der vorliegenden Ausführungsform das Einführmaterial 80, nachdem es innerhalb der Form 40 deformiert wurde, platziert und in diesem Zustand wird das Harzmaterial in die Form 40 eingespritzt, wodurch das geformte Produkt 70 das Einführmaterial 80 beinhaltet. Folglich kann, wenn das folienähnliche Einführmaterial 80 in der Form 40 platziert ist, das Einführmaterial 80, nachdem es deformiert wurde, einfach in einer vorbestimmten Position platziert werden. Zusätzlich kann, weil das Harzmaterial in das aufgeweichte Einführmaterial 80 gespritzt wird, die Klebkraft zwischen dem Einführmaterial 80 und dem Harzmaterial (genauer gesagt die adhäsive Festigkeit zwischen dem Einführmaterial 80 und dem Harz an deren gemeinsamer Oberfläche) gesteigert werden.
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Ferner wird, entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, zum Zeitpunkt, wenn das geformte Produkt 70 ausgebildet wird, das Einführmaterial 80 in die Form 40 transferiert und dann innerhalb der Form 40 deformiert, worauf das Einspritzen des Harzmaterials in die Form folgt. Folglich kann der Prozess des Ausbildens des geformten Produkts 80 einfacher sein, als wenn sowohl ein Prozess, in dem das Einführmaterial 80 durch Pressformen ausgebildet wird als auch ein weiterer Prozess, in dem das ausgebildete Einführmaterial 80 in die Form 40 eingeführt wird, beide durchgeführt werden.
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Modifikations-Beispiel
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Während in dem oben beschriebenen geformten Produkt 70 ein Beispiel präsentiert wurde, in dem das Einführmaterial 80 den Kunstharzabschnitt 71 umgibt, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel, wie in 6 dargestellt, kann das Einführmaterial 80 stattdessen innerhalb des Kunstharzabschnitts 71 platziert sein.
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In 6 beinhaltet das geformte Produkt 70 den Kunstharzabschnitt 71, der ein Kunstharz und das Einführmaterial 80, das integral in dem Kunstharzabschnitt 71 ausgebildet ist, beinhaltet.
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Das Einführmaterial 80 ist platziert, sodass es sich von einer Längsrichtung (Y-Richtung) des geformten Produkthauptkörperabschnitts 73 an dem im Wesentlichen zentralen Abschnitt einer Breitenrichtung (Z-Richtung) des geformten Produkthauptkörperabschnitts 73 erstreckt. Da in diesem Fall die Bindenaht W nicht ausgebildet wird oder nur sehr leicht an dem geformten Produkt 70 ausgebildet wird, wird verhindert, dass sich die lokale Festigkeit des geformten Produkts 70 aufgrund der Bindenaht W verringert. Zusätzlich, weil das Einführmaterial 80 so angeordnet ist, dass es das Paar der Durchgangslöcher 77 umgibt, kann die Festigkeit in der Nähe der Durchgangslöcher 77 verbessert werden. Ferner werden das eine Ende 81 und das andere Ende 82 des Einführmaterials 80 zusammengeklebt, wobei die beiden Enden innerhalb des geformten Produkthauptkörperabschnitts 73 miteinander überlappen.
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Um das geformte Produkt 70, das in 6 gezeigt ist, herzustellen, nachdem das Einführmaterial 80 um das Paar von Schaftelementen 46 gewickelt wurde, wird zum Beispiel die Montageeinrichtung 87 verwendet, um den oberen Abschnitt des Einführmaterials 80 nach unten zu drücken (siehe 7A) (ein Pressschritt). Folglich ist der Anschnitt 43 außerhalb des ringförmigen Einführmaterials 80 gelegen (siehe 7B). Es wird angemerkt, dass 7A und 7B 5D und 5E jeweils entsprechen.
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Das Einspritzfüllen in diesem Zustand sorgt dafür, dass das Harzmaterial entlang der äußeren Oberfläche des Einführmaterials 80 und durch die Fließpfade 53a an einer Seite, die Kreuzungsabschnitt 54 und die Fließpfade 53b an der anderen Seite irgendwann unterhalb des Einführmaterials 80 fließt. Während dieser Operation wird das Einführmaterial 80 durch den Harzmaterialfluss innerhalb des Nests 44 bewegt in das Zentrum und in einer vorbestimmten Position, die in 6 dargestellt ist, platziert. Zu diesem Zeitpunkt wird der überlappende Abschnitt zwischen dem einen Ende 81 und dem anderen Ende 82 des Einführmaterials 80 durch den Druck des Harzmaterials gedrückt und verklebt (druckgefügt).
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Beim Herstellen des geformten Produkts 70, das in 6 gezeigt ist, ist die Verwendung der Auffangplatte 45 optional. Falls die Auffangplatte 45 nicht verwendet wird, wird der Harzmaterialfluss in das Nest 44 durch den Anschnitt 43 gesteuert, sodass das Harzmaterial in Richtung der Fließpfade 53a an einer Seite vorbei an dem Einführmaterial 80 entlang einer Oberfläche (obere Oberfläche) des Einführmaterials 80 fließt. In diesem Fall wird unter Verwendung des Einführmaterials 80 verhindert, dass die lokale Festigkeit des geformten Produktes 70 aufgrund der Bindenaht W absinkt.
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Es sollte angemerkt werden, dass die geformte Produkt Produktionsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung nicht auf eine Spritzgießmaschine beschränkt ist. Zum Beispiel kann die Vorrichtung stattdessen eine Metallgussmaschine (Vorrichtung zum Herstellen geformter Produkte oder Formungsvorrichtung) wie zum Beispiel eine Druckgussmaschine (Vorrichtung zum Herstellen geformter Produkte oder Formungsvorrichtung) oder dergleichen oder eine andere Kunststoffformungsmaschine (Vorrichtung zum Herstellen geformter Produkte oder Formungsvorrichtung) wie eine Spritzpressmaschine (Vorrichtung zum Herstellen geformter Produkte oder Formungsvorrichtung) oder dergleichen sein.
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Einige der Komponenten, die in den obigen Ausführungsformen offenbart sind, können auch sinnvoll bei Bedarf kombiniert werden. Alternativ können einige Komponenten, die in den obigen Ausführungsformen offenbart wurden, entfernt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-095336 [0001]
- JP 2014-095355 [0001]
- JP 2014-095365 [0001]
- JP 2015-018612 [0001]
- JP 2015-018623 [0001]
- JP 2015-018631 [0001]
- JP 2002-103387 A [0005, 0006]
- JP 6-842 A [0005]
