-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen geformten Artikel, einen geformten Artikel, der mit einem solchen Herstellungsverfahren für einen geformten Artikel hergestellt wurde und eine Herstellungsvorrichtung für einen geformten Artikel.
-
Stand der Technik
-
Herkömmlicherweise ist eine Technik bekannt, bei der ein bogenförmiges Material, das mit einer Heizeinrichtung erwärmt wurde, um erweicht zu werden, in eine Form eingeführt wird, die an einer Formklemmeinrichtung einer Formvorrichtung angeordnet ist, und das darin geformt wird bevor ein Spritzgießen durchgeführt wird (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
-
Ferner ist eine Technik bekannt, bei der ein vorab geformtes Formteil in eine Form eingeführt wird, die auf einer Formklemmeinrichtung einer Formvorrichtung angeordnet ist, bevor ein Spritzgießen durch Formpressen oder Core-Back-Spritzgießen verwendend einen beweglichen Kern, um die gesamte Oberfläche des vorab geformten Formteils mit einer Harzschicht abzudecken, durchgeführt wird (siehe beispielsweise Patentdokumente 2 und 3).
-
Dokumente aus dem Stand der Technik
-
Patentdokumente
-
- Patentdokument 1: PCT-Patentveröffentlichungs-Nr. WO 2014/098194
- Patentdokument 2: JP-A-2013-067135
- Patentdokument 3: JP-A-2001-284959
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Bei der Technik von Patentdokument 1 existiert jedoch in der Form ein Raum, der das Zuführen von Harzmaterial gestattet, sodass, in einigen Fällen, sogar falls ein Ausformen durchgeführt wird, es eher schwierig ist ein Prepreg (Einsatzelement) zu einer gewünschten Konfiguration zu formen. In solchen Fällen, falls das Spritzgießen nach dem Formen durchgeführt wird, ist es wahrscheinlich einen verdrehten Abschnitt in dem Prepreg zu erzeugen, was zu einer Sorge im Hinblick auf die Schwierigkeit beim Ausbilden einer gleichmäßigen Harzschicht führt. Bei der Technik von den Patentdokumenten 2 und 3 ist es notwendig vorab das Prepreg durch eine Maschinenbearbeitung zu dem vorläufigen Formteil zu formen, sodass es ein Problem gibt, dass die Herstellung des geformten Artikels Zeit benötigt.
-
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Probleme gemacht. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Artikels, einen geformten Artikel und eine Herstellungsvorrichtung für einen geformten Artikel zur Verfügung zu stellen, die eine Unterdrückung der Verschlechterung der Festigkeit und des äußeren Erscheinungsbilds des geformten Artikels aufgrund eines Verdrehens, eines Versatzes, einem Abblättern, etc. des Prepregs (Einsatzelement) gestatten, und die es möglich machen eine Verbesserung in Anbetracht der Produktivität des geformten Artikels zu erreichen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für einen geformten Artikel zur Verfügung gestellt, umfassend: Fördern mit einer Fördereinrichtung eines Einsatzelementes, das von einer Heizeinrichtung erwärmt wurde, in eine Form; Formen des Einsatzelementes im Inneren der Form, wobei die Form um einen geringen Abstand geöffnet ist; und Injizieren eines Formmaterials in die Form und, während sie geschlossen ist, Drücken der Form, die um einen geringen Abstand geöffnet ist, um dadurch einen geformten Artikel umfassend das Einsatzelement zu formen.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für einen geformten Artikel zur Verfügung gestellt, umfassend: Fördern mit einer Fördereinrichtung eines Einsatzelements, das von einer Heizeinrichtung erwärmt wurde, in eine Form; Formen des Einsatzelements im Inneren der Form; und anschließendes Öffnen der Form um einen geringen Abstand und Injizieren eines Formmaterials in die Form, um dadurch den geformten Artikel umfassend das Einsatzelement auszubilden.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein geformter Artikel zur Verfügung gestellt, der mit dem Herstellungsverfahren für den geformten Artikel, das oben beschrieben wurde, hergestellt wurde.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Herstellungsvorrichtung für einen geformten Artikel zur Verfügung gestellt, umfassend: eine Heizeinrichtung, um ein Einsatzelement zu Erwärmen; eine Fördereinrichtung, um das Einsatzelement zu fördern; eine Öffnungs-/Schließeinrichtung, an der die Form angeordnet ist; und eine Injiziereinrichtung, um ein Formmaterial in die Form zu injizieren, wobei die Öffnungs-/Schließeinrichtung einen ersten Antriebsabschnitt umfasst, der ausgebildet ist, um das Einsatzelement im Inneren der Form durch Bewegen einer Hälfte der Form, die in der Öffnungs-/Schließeinrichtung angeordnet ist, zu formen, und einen zweiten Antriebsabschnitt, der die eine Hälfte der Form um einen geringen Abstand bewegt.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich eine Verschlechterung der Festigkeit des geformten Artikels und des äußeren Aussehens davon durch Verdrehen, durch Versatz, durch Abblättern, etc. des Einsatzelementes, zu unterdrücken und eine Verbesserung im Hinblick auf die Produktivität des geformten Artikels zu erreichen.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Herstellungsvorrichtung für einen geformten Artikel zum Ausführen eines Herstellungsverfahrens für einen geformten Artikel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist eine schematische Schnittansicht eines geformten Artikels gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
3A bis 3C sind schematische Schnittansichten, die ein Herstellungsverfahren für einen geformten Artikel gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigen.
-
4A bis 4C sind schematische Schnittansichten, die ein Herstellungsverfahren für einen geformten Artikel gemäß einer Modifizierung darstellen.
-
5A bis 5B sind schematische Schnittansichten, die ein Herstellungsverfahren für einen geformten Artikel gemäß einem Vergleichsbeispiel darstellen.
-
Art zur Ausführung der Erfindung
-
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben. 1 bis 3 sind Diagramme, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen. In den folgenden Diagrammen werden die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine detaillierte Beschreibung davon kann teilweise weggelassen werden.
-
(Konstruktion der Herstellungsvorrichtung für den geformten Artikel)
-
Zunächst wird die Herstellung der Herstellungsvorrichtung für den geformten Artikel zum Ausführen des Herstellungsverfahrens für den geformten Artikel gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Herstellungsvorrichtung für den geformten Artikel.
-
Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Herstellungsvorrichtung 10 für einen geformten Artikel beispielsweise einen Speicherabschnitt 11, eine Fördereinrichtung 12, eine Heizeinrichtung 13, eine Formeinrichtung 14, eine Injiziereinrichtung 15 und eine Steuerungseinrichtung 19. Die Herstellungsvorrichtung 10 für den geformten Artikel ist in einem Arbeitsbereich 16 in einer Fabrik oder dergleichen angeordnet und die Formeinrichtung 14 und die Injiziereinrichtung 15 sind an einer Basis 17 angeordnet. Die Herstellungsvorrichtung 10 für den geformten Artikel erwärmt ein thermoplastisches Prepreg (Einsatzelement, Prepreg, Verstärkungselement oder Verstärkungsmaterial) 100 und formt es anschließend mit der Formeinrichtung 14 nachdem es erwärmt wurde und führt ferner ein Spritzgießen mit der Injiziereinrichtung 15 dort durch, wobei ein geformter Artikel 80 (der im Folgenden beschrieben wird) hergestellt wird.
-
Das thermoplastische Prepreg 100 wird als ein Bogen ausgebildet. Während in 1 das thermoplastische Prepreg 100 eine quadratische Konfiguration in Draufsicht aufweist, ist das thermoplastische Prepreg 100 in einer Konfiguration ausgebildet, die für die Form des geformten Artikels 80 geeignet ist. Beispielsweise kann das thermoplastische Prepreg quadratisch, dreieckförmig oder in einer elliptischen Konfiguration ausgebildet sein oder in einer Konfiguration ausgebildet sein, die das Ausbilden des geformten Artikels 80 gestattet.
-
Der Speicherabschnitt 11 speichert eine Vielzahl thermoplastischer Prepregs 100. Beispielsweise kann der Speicherabschnitt 11 die thermoplastischen Prepregs 100 auf eine vertikale Weise speichern. Der Speicherabschnitt 11 kann beispielsweise die thermoplastischen Prepregs 100 auf eine horizontale Weise speichern und die Veränderung von der horizontalen zu der vertikalen Ausrichtung gestatten.
-
Hier ist die vertikale Ausrichtung der thermoplastischen Prepregs 100 (vertikale Ausrichtung) eine Ausrichtung, bei der die Hauptoberflächen der thermoplastischen Prepregs 100 sich im Wesentlichen in der Schwerkraftrichtung, das heißt in der Vertikalrichtung, oder in einer äquivalenten Ausrichtung zu diesen Ausrichtungen erstrecken. Die horizontale Ausrichtung der thermoplastischen Prepregs 100 (horizontale Ausrichtung) ist eine Ausrichtung, bei der die Hauptoberflächen der thermoplastischen Prepregs 100 sich im Wesentlichen in der horizontalen Richtung erstrecken, das heißt entlang der Anordnungsoberfläche der Herstellungsvorrichtung 10 für den geformten Artikel oder einer Ausrichtung äquivalent zu diesen Ausrichtungen.
-
Die Fördereinrichtung 12 kann die thermoplastischen Prepregs 100 in der vertikalen Ausrichtung nacheinander ausgehend von dem Speicherabschnitt 11 für das thermoplastische Prepreg 100 zu der Heizeinrichtung 13 und zu der Formeinrichtung 14 fördern. Im Speziellen umfasst die Fördereinrichtung 12 beispielsweise eine Einspanneinrichtung 21 und einen Fördermechanismus 22.
-
Die Einspanneinrichtung 21 umfasst beispielsweise einen Abstützabschnitt 31, der an dem Fördermechanismus 22 vorgesehen ist, eine Vielzahl Einspanner 32, Öffnungs-/Schließeinrichtungen 33 zum Öffnen und Schließen der Einspanner 32, und eine Kühleinrichtung 34. Die Einspanneinrichtung 21 drückt das thermoplastische Prepreg 100 an einer Vielzahl Positionen mit der Vielzahl Einspanner 32.
-
Der Abstützabschnitt 31 stützt die Vielzahl Einspanner 32 ab. Der Abstützabschnitt 31 kann durch den Fördermechanismus 22 bewegt werden, die Einspanner 32 werden durch die Öffnungs-/Schließeinrichtung 33 angetrieben, wodurch die distalen Enden davon geöffnet und geschlossen werden können. Die Einspanner 32 können so ausgebildet sein, um distale Enden mit reduzierter Breite aufzuweisen, sodass die Einspanner 32 zumindest das thermoplastische Prepreg 100 halten können.
-
Die Öffnungs-/Schließeinrichtung 33 ist eine Antriebsquelle zum Öffnen und Schließen der Einspanner 32, und ein pneumatischer Zylinder oder dergleichen wird als die Öffnungs-/Schließeinrichtung 33 verwendet. Die Öffnungs-/Schließeinrichtung 33 ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung 19 über die Signalleitung S verbunden.
-
Die Kühleinrichtung 34 dient zum Kühlen der Einspanner 32. Die Kühleinrichtung 34 kühlt die Einspanner 32 beispielsweise durch Injizieren von Luft in Richtung der Einspanner 32. Die Kühleinrichtung 34 ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung 19 über die Signalleitung S verbunden.
-
Die Kühleinrichtung 34 kann zumindest Teile der Einspanner 32 kühlen, die in Kontakt mit dem thermoplastischen Prepreg 100 treten und Abschnitte in der Nähe dieser Teile. Die Kühleinrichtung 34 wird von dem Abstützabschnitt 31 abgestützt oder ist an einer Position angeordnet, an der die Kühleinrichtung 34 die Einspanner 32 bei einem Vorprozess kühlen kann, bei dem die Einspanner 32 sich zu dem Speicherabschnitt 11 bewegen. Die Kühleinrichtung 34 kann oberhalb der Heizeinrichtung 13 angeordnet sein, wodurch ein Kühlen bewirkt wird, um das thermoplastische Prepreg 100 nicht zu beeinträchtigen, sogar während des Erwärmens des thermoplastischen Prepregs.
-
Der Fördermechanismus 22 ist ein Mechanismus, der die Einspanner der Einspanneinrichtung 21 sukzessive zu dem Speicherabschnitt 11, der Heizeinrichtung 13 und der Formeinrichtung 14 bewegt. Beispielsweise kann der Fördermechanismus 22 den Abstützabschnitt 31 dazu bringen sich durch Verschieben zu bewegen. Der Fördermechanismus 22 ist beispielsweise eine Schiene. Der Fördermechanismus 22 kann ein Knickarmrotober oder dergleichen sein. Der Fördermechanismus 22 ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung 19 über die Signalleitung S verbunden.
-
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Heizeinrichtung 13 beispielsweise ein Paar Heizabschnitte 41, die das thermoplastische Prepreg 100 erwärmen können und die einander mit einem Abstand gegenüberliegen, und einen Abstützabschnitt (nicht gezeigt), der die Heizabschnitte 41 abstützt. Das Paar Heizabschnitte 41 ist beispielsweise so angeordnet, dass die Heizoberflächen 41a, die das thermoplastische Prepreg 100 erwärmen, sich entlang der Hauptoberflächen des thermoplastischen Prepregs 100 erstrecken.
-
Das heißt, das Paar der Heizabschnitte 41 ist beispielsweise in der vertikalen Ausrichtung angeordnet (beispielsweise als rechteckförmige Parallelepipede, die im Wesentlichen vertikal entlang der Schwerkraftrichtung verlängert sind), wie das thermoplastische Prepreg 100. Das Paar Heizabschnitte 41 liegt einander mit einem Abstand gegenüber, der das Hindurchgehen von einem Abschnitt der distalen Enden der Einspanner 32 und des thermoplastischen Prepregs 100, das von den Einspannern 32 gehalten wird, gestattet.
-
Jede der gegenüberliegenden Heizoberflächen 41a der Heizabschnitte 41 ist beispielsweise mit einem einzelnen oder einer Vielzahl Infrarotheizeinrichtungen versehen. Als ein Ergebnis erwärmen die Heizeinrichtungen 41 das thermoplastische Prepreg 100, das zwischen den Heizabschnitten 41 hindurchgeht oder das zwischen den Heizabschnitten 41 anhält, bis zu einer vorgegebenen Temperatur. Hier ist die vorgegebene Temperatur eine Temperatur, die beispielsweise das Formen des thermoplastischen Prepregs 100 in der Formeinrichtung 14 gestattet.
-
Die Formeinrichtung 14 umfasst eine Form 51, die geöffnet und geschlossen werden kann und eine Formklemmeinrichtung 52, die die Form 51 öffnet und schließt.
-
Die Form 51 umfasst beispielsweise eine stationäre Matrize 53 (die andere Hälfte der Form oder eine Hälfte der Form) und eine bewegliche Matrize 54 (eine Hälfte der Form oder die andere Hälfte der Form). Die bewegliche Matrize 54 ist in Bezug auf die stationäre Matrize 53 beweglich. Die Oberfläche der stationären Matrize 53, die auf die bewegliche Matrize 54 zeigt, weist eine Ausnehmung 53a auf und die Oberfläche der beweglichen Matrize 54, die auf die stationäre Matrize 53 zeigt, weist eine Ausnehmung 54a auf. In dem geschlossenen Zustand legt die Form 51 einen Raum, der der Konfiguration des geformten Artikels 80 entspricht, durch die Ausnehmung 53a der stationären Matrize 53 und die Ausnehmung 54a der beweglichen Matrize 54 fest. Die Form 51 ist an der Formklemmeinrichtung 52 angeordnet.
-
Die Formklemmeinrichtung (Öffnungs-/Schließeinrichtung) 52 ist ausgebildet, um in der Lage zu sein, beispielsweise die Form 51 zu öffnen und zu schließen und um das Klemmen der Form 51 durchzuführen. Die Formklemmeinrichtung 52 umfasst beispielsweise eine stationäre Platte 57, die in Bezug auf die stationäre Platte 56 beweglich ist, einen Umschaltmechanismus 58, der die bewegliche Platte 57 bewegt, eine Antriebsquelle 59, die den Umschaltmechanismus 58 antreibt, und eine Vielzahl Spurstangen 60, die die Bewegung der beweglichen Platte 57 in Bezug auf die stationäre Platte 56 führen. Die Formklemmeinrichtung 52 ist ein Beispiel der Formeinrichtung.
-
Die stationäre Platte 56 stützt die stationäre Matrize 53 ab und die bewegliche Platte 57 stützt die bewegliche Matrize 54 ab. Der Umschaltmechanismus 58 wird durch die Antriebsquelle 59 angetrieben, um dadurch die bewegliche Platte 57 dazu zu bringen vorzurücken und sich zurückzuziehen in Bezug auf die stationäre Platte 56. Die Antriebsquelle 59 dient dazu, um den Umschaltmechanismus 58 anzutreiben. Die Antriebsquelle 59 ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung 19 über die Signalleitung S verbunden. Die Vielzahl Spurstangen 60 führt die bewegliche Platte 57, um sie dazu zu bringen sich geradlinig in Bezug auf die stationäre Platte 56 nach vorne und zurück zu bewegen. Die Spurstangen 60 sind beispielsweise an vier Positionen vorgesehen, um zwischen der stationären Platte 56 und dem Umschaltmechanismus 58 zu überbrücken.
-
Die Injiziereinrichtung 15 umfasst beispielsweise ein Gehäuse 61, einen Zylinder 62, eine Schraube 63, einen Trichter 64, eine Bewegungseinrichtung 65, eine Antriebseinrichtung 66 und eine Zylinderheizeinrichtung 67. Die Injiziereinrichtung 15 injiziert ein Harzmaterial (Formmaterial) in die Form 51 der Formeinrichtung 14, um dadurch den geformten Artikel 80 gemeinsam mit der Formklemmeinrichtung 52 zu formen. Ferner ist die Injiziereinrichtung 15 gemeinsam mit der Formklemmeinrichtung 52 ausgebildet, wodurch die Injiziereinrichtung 15 ein Beispiel der Formeinrichtung (Spritzformeinrichtung) darstellt.
-
Das Gehäuse 61 stützt beispielsweise den Zylinder 62, die Schraube 63, und den Trichter 64 ab und nimmt die Antriebseinrichtung 66 darin auf. Der Zylinder 62 nimmt die Schraube 63 darin auf. Der Zylinder 62 umfasst eine Einspritzdüse 62a, die an dem distalen Ende davon vorgesehen ist. Die Einspritzdüse 62a kann mit einem Anguss 51a (siehe 3A bis 3C), der in der Form 51 ausgebildet ist, verbunden sein. Die Schraube 63 ist innerhalb des Zylinders 62 rotierbar und kann in Bezug auf den Zylinder 62 vorrücken und sich zurückbewegen.
-
Der Zylinder 64 nimmt ein geschmolzenes Harzmaterial (Material) zum Durchführen des Spritzgießens auf. Der Zylinder 64 ist ausgebildet, um das Harzmaterial, das darin untergebracht ist, in dem Zylinder 62 bereitzustellen.
-
Die Bewegungseinrichtung 65 ist beispielsweise an der Basis 17 angeordnet und umfasst eine Vielzahl Schienen 71, die sich in Richtung der stationären Matrize 53 und der stationären Platte 56 erstrecken, und eine Vielzahl Führungen 72, die unter dem Gehäuse 61 vorgesehen sind und in der Lage sind sich an den Schienen 71 durch Gleiten zu bewegen. Die Führungen 72 werden durch die Schienen 71 geführt, wobei die Bewegungseinrichtung 65 das Gehäuse 61 und die entsprechenden Komponenten, die von dem Gehäuse 61 abgestützt werden, dazu bringt sich in Bezug auf die Formeinrichtung 14 entlang der Schienen 71 nach vorne und zurück zu bewegen.
-
Die Antriebseinrichtung 66 umfasst beispielsweise eine erste Antriebseinrichtung 74, die die Schraube 63 rotiert, eine zweite Antriebseinrichtung 75, die die Schraube 63 dazu bringt sich nach vorne und zurück in Bezug auf den Zylinder 62 zu bewegen, und eine dritte Antriebseinrichtung 76, die das Gehäuse 61 dazu bringt sich in Bezug auf die Formeinrichtung 14 entlang der Schienen 71 nach vorne und zurück zu bewegen.
-
Durch Rotieren der Schraube 63 führt die erste Antriebseinrichtung 74 eine quantitative Bereitstellung des Harzmaterials, das von dem Trichter 64 bereitgestellt wurde, durch. Die erste Antriebseinrichtung 74, die zweite Antriebseinrichtung 75 und die dritte Antriebseinrichtung 76 sind elektrisch mit der Steuerungseinrichtung 19 über die Signalleitung S verbunden.
-
Die Zylinderheizeinrichtung 67 dient dazu, um den Zylinder 62 zu erwärmen. Die Zylinderheizeinrichtung 67 ist an dem Zylinder 62 befestigt. Durch Erwärmen der Zylinder 62 schmilzt die Zylinderheizeinrichtung 67 das Harzmaterial, das von dem Trichter 64 bereitgestellt wurde. Die Zylinderheizeinrichtung 67 ist elektrisch mit der Steuerungseinrichtung 19 über die Signalleitung S verbunden.
-
Die Steuerungseinrichtung 19 steuert die Fördereinrichtung 12, die Formeinrichtung 14 und die Injiziereinrichtung 15. Im Speziellen steuert durch Steuern des Fördermechanismus 22 die Steuerungseinrichtung 19 den Bewegungsbetrieb der Einspanneinrichtungen 32 (des Abstützabschnittes 31). Ferner ermittelt die Steuerungseinrichtung 19 die Position des Abstützabschnittes 31 der Fördereinrichtung 12.
-
Durch Steuern der Öffnungs-/Schließeinrichtung 33 steuert die Steuerungseinrichtung 19 den Öffnungs-/Schließbetrieb der Einspanneinrichtungen 32. Durch Steuern der Kühleinrichtung 34 steuert die Steuerungseinrichtung 19 das Kühlen der Einspanneinrichtungen 32.
-
Durch Steuern der Antriebsquelle 59 treibt die Steuerungseinrichtung 19 dem Umschaltmechanismus 18 an und steuert die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung der beweglichen Matrize 54 (der beweglichen Platte 57). Durch Steuern der ersten Antriebseinrichtung 74, der zweiten Antriebseinrichtung 75 und der dritten Antriebseinrichtung 76 steuert die Steuerungseinrichtung 19 die Rotationsbewegung und die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung der Schraube 63 und die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung des Gehäuses 61 (die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung der Injiziereinrichtung 15). Durch Steuern der Zylinderheizeinrichtung 67 steuert die Steuerungseinrichtung 19 den Heizbetrieb des Zylinders 62.
-
Als nächstes wird der Aufbau des geformten Artikels 80, der mit der oben beschriebenen Herstellungsvorrichtung 10 für den geformten Artikel hergestellt wurde, unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
-
Wie in 2 gezeigt, ist der geformte Artikel 80 ein Element, das als ein faserverstärktes Plastik, wie beispielsweise ein mit Karbonfasern verstärktes Plastik (CFRP) oder ein mit Glasfasern verstärktes Plastik (GRRP) verwendet wird und umfasst einen Harzabschnitt (Materialabschnitt) 90, der das Harzmaterial (Material) aufweist und ein thermoplastisches Prepreg (Einsatzelement, Prepreg, Verstärkungselement oder Verstärkungsmaterial) 100, das in den Harzabschnitt 90 integriert ist. Das thermoplastische Prepreg 100 ist mit dem Harzabschnitt 90 integriert, während es gebogen ist und in engem Kontakt mit dem Harzabschnitt 90 gehalten wird.
-
Beispiele des Harzmaterials (Material oder Formmaterial), das den Harzabschnitt 90 ausbildet, umfassen Epoxidharz, Polyamidharz und Phenolharz. Weitere Beispiele des thermoplastischen Prepregs 100 umfassen einen Bogen, der erhalten wird durch Tränken von kontinuierlichen Fasern, wie beispielsweise Karbonfasern, Glasfasern oder Aramidfasern oder von Filamenten, mit einem thermoplastischen Harzmaterial.
-
Aufgrund des Einführens des thermoplastischen Prepregs 100 kann der geformte Artikel 80 eine Materialfestigkeit zur Verfügung stellen, die gleich oder größer ist als die, die von dem geformten Artikel erreicht wird, der nur aus dem Harz ausgebildet ist. Der geformte Artikel 80 kann beispielsweise als ein Automobilteil, als ein Flugzeugteil, als ein Bauteil oder als ein Teil einer industriellen Maschine verwendet werden.
-
(Herstellungsverfahren für den geformten Artikel)
-
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des geformten Artikels 80, der in 2 gezeigt ist, durch Verwenden der Herstellungsvorrichtung 10 für den geformten Artikel, wie in 1 gezeigt ist (das Herstellungsverfahren für den geformten Artikel gemäß der vorliegenden Erfindung) beschrieben.
-
Zunächst bewegt die Steuerungseinrichtung 19 die Einspanner 32 zu dem Speicherabschnitt 11 und ordnet die Einspanner 32 in dem offenen Zustand an. In dem Fall, in dem das thermoplastische Prepreg 100 zu der Heizeinrichtung 13 vor diesem Zyklus gefördert wird, können die Einspanner 32 durch die Kühleinrichtung 34 gekühlt werden.
-
Als nächstes werden die Einspanner 32 weiter bewegt und die distalen Enden der Einspanner 32 werden an dem Umfangsrand (Randabschnitt oder Endabschnitt) des thermoplastischen Prepregs 100 angeordnet. Als nächstes werden die Einspanner 32 in dem geschlossenen Zustand angeordnet und das thermoplastische Prepreg 100 wird von den Einspanneinrichtungen 32 gehalten.
-
Anschließend werden die Einspanneinrichtungen 32 bewegt, um das thermoplastische Prepreg 100 zu der Position zwischen dem Paar Heizabschnitte 42 zu bewegen und das thermoplastische Prepreg 100 wird auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt.
-
Anschließend werden die Einspanneinrichtungen 32 bewegt, um das thermoplastische Prepreg 100 zu der Form 51 zu bewegen (die Formklemmeinrichtung 52, an der die Form 51 angeordnet ist), und das thermoplastische Prepreg 100 wird in (oder eingeführt in die) der Form 51 (der Formklemmeinrichtung 52) angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt kann beispielsweise durch Befestigen des thermoplastischen Prepregs an einem Positionierungspin (nicht gezeigt), der in der stationären Matrize 53 oder der beweglichen Matrize 54 vorgesehen ist, die Positionierung an dem thermoplastischen Prepreg 100 ausgeführt werden. Das thermoplastische Prepreg 100 wird in einem erweichten Zustand angeordnet, indem es zwischen dem Paar Heizabschnitte 41 der Heizeinrichtung 13 hindurchgeht oder indem es zwischen dem Paar Heizabschnitte 41 der Heizeinrichtung 13 anhält.
-
Als nächstes steuert die Steuerungseinrichtung 19 die Antriebsquelle 59, wodurch der Umschaltmechanismus 58 angetrieben wird; als ein Ergebnis bewegt sich die bewegliche Matrize 54 in Richtung der stationären Matrize 53, um das Formklemmen durchzuführen. Anschließend wird das Harzmaterial (Formmaterial oder Material) 91 in die Form 51 injiziert, wodurch der geformte Artikel 80 umfassend das thermoplastische Prepreg 100 geformt wird.
-
In diesem Zusammenhang, wie in 3A gezeigt, wird die bewegliche Matrize 54 zunächst in Richtung der stationären Matrize 53 bewegt und die bewegliche Matrize 54 wird kurz vor der Schließgrenze der Form 51 angehalten. Im Speziellen wird die bewegliche Matrize 54 an einer Position angehalten, an der der Abstand zwischen der beweglichen Matrize 54 und der stationären Matrize 53 beispielsweise 0,5 bis 3 mm beträgt. In diesem Fall wird das erwärmte thermoplastische Prepreg 100 innerhalb der Form 51 durch die Form 51 gedrückt (die Formklemmeinrichtung 52, an der die Form 51 angeordnet ist) und durchläuft ein Formen gemäß der Konfiguration der Ausnehmungen 53a und 54a.
-
Als nächstes, wie in 3B gezeigt, wird das Gehäuse 61 (siehe 1) bewegt und die Einspritzdüse 62a wird mit dem Anguss 51A, der in der stationären Matrize 53 ausgebildet ist, verbunden. Anschließend wird das Harzmaterial 91, das in den Zylinder 62 über den Trichter 64 bereitgestellt wurde und geschmolzen wurde, über den Anguss 51a der Form 51 injiziert. Als ein Ergebnis wird das Harzmaterial 91 in die Ausnehmungen 53a und 54a injiziert und das geschmolzene Harzmaterial 91 füllt die Ausnehmungen 53a und 54a gemäß der Konfiguration davon aus.
-
Bei diesem Vorgang wird Luft, die vorher innerhalb der Ausnehmungen 53a und 54a vorhanden war, aus dem Harzmaterial 91 gedrängt, um es ihr dadurch zu gestatten nach außen über den Spalt zwischen der beweglichen Matrize 54 und der stationären Matrize 53 zu entweichen. Auf diese Weise wird es der Luft gestattet über den Spalt zwischen der beweglichen Matrize 54 und der stationären Matrize 53 zu entweichen, wodurch das geschmolzene Harzmaterial in einer im Wesentlichen festen Richtung strömt, und es keine Gefahr gibt, dass das Harzmaterial 91 auf eine komplizierte Weise innerhalb der Ausnehmungen 53a und 54a strömt. Als ein Ergebnis ist es möglich, das thermoplastische Prepreg 100 daran zu hindern durch die Bewegung des geschmolzenen Harzmaterials 91 gestört zu werden, wodurch die Erzeugung einer Verdrehung, eines Versatzes, eines Abblätterns, etc. in dem thermoplastischen Prepreg 100 verhindert wird.
-
Danach wird, nachdem das Harzmaterial 91 sich über die Ausnehmungen 53a und 54a verteilt hat oder bevor das Harzmaterial 51 sich vollständig über die Ausnehmungen 53a und 54a verteilt hat, die Antriebsquelle 59 gesteuert, um den Umschaltmechanismus 58 anzutreiben, was dazu führt, dass sich die bewegliche Matrize 54 in Richtung der stationären Matrizenseite 53 bewegt. Als ein Ergebnis, wie in 3C gezeigt, erreicht die bewegliche Matrize 54 die Schließgrenze der Form 51 und die bewegliche Matrize 54 und die stationäre Matrize 53 werden in engen Kontakt miteinander gebracht. Zu diesem Zeitpunkt werden das Harzmaterial 91 und das thermoplastische Prepreg 100 durch die bewegliche Matrize 54 und die stationäre Matrize 53 gedrückt. Als ein Ergebnis werden das Harzmaterial 51 und das thermoplastische Prepreg 100 zu der Konfiguration der Ausnehmungen 53a und 54a geformt und das Harzmaterial 51 und das thermoplastische Prepreg 100 werden miteinander verbunden.
-
Als nächstes werden das thermoplastische Prepreg 100 und das Harzmaterial 91, die geformt wurden, innerhalb der Form 51 gekühlt, wodurch der geformte Artikel 80 umfassend den Harzabschnitt 90 gemäß dem Harzmaterial 91 und das thermoplastische Prepreg 100, das mit dem Harzabschnitt 90 verbunden ist, geformt wird. Ferner wird an der Injiziereinrichtung 15 ein Messbetrieb durchgeführt, um den Betrag des Harzmaterials 91 zu messen. Anschließend wird die bewegliche Matrize 54 bewegt, um die Form 51 in dem geöffneten Zustand anzuordnen und der geformte Artikel 80 wird aus der Form 51 dank eines vorstehenden Pins (nicht gezeigt), der an der stationären Matrize 53 oder der beweglichen Matrize 54 vorgesehen ist, entnommen.
-
Anschließend werden ähnliche Vorgänge wiederholt. Durch die Wiederholung dieser Vorgänge wird eine Vielzahl geformter Artikel 80 sukzessive hergestellt.
-
Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform das thermoplastische Prepreg 100, das durch die Heizeinrichtung 13 erwärmt wurde, mittels der Fördereinrichtung 12 in die Form 51 gefördert und das Formen wird an dem thermoplastischen Prepreg 100 innerhalb der Form 51 durchgeführt. Anschließend wird das Harzmaterial 91 in die Form 51 injiziert und das Pressen wird durchgeführt, während die Form 51 geschlossen ist, die um einen geringen Abstand geöffnet wurde, wodurch der geformte Artikel 80 umfassend das thermoplastische Prepreg 100 geformt wird. Im Speziellen wird, wenn das Formklemmen durchzuführen ist, die bewegliche Matrize 54 dazu gebracht unmittelbar vor der Schließgrenze der Form 51 anzuhalten (beispielsweise 0,5 bis 3 mm) und das Spritzgießen wird durchgeführt. Das Drücken wird durchgeführt, indem die bewegliche Matrize 54 dazu gebracht wird nach dem Spritzgießen oder in der Mitte des Spritzgießens erneut vorzurücken. Auf diese Weise ist es, indem das geschmolzene Harzmaterial dazu gebracht wird in die Form 51 zu strömen, wobei die Form 51 um einen geringen Abstand geöffnet ist, möglich, den Harzdruck abzusenken, bei dem das Harzmaterial 91 dazu gebracht wird zu strömen. Als ein Ergebnis wird, wenn das Harzmaterial 91 strömt, die Kraft, mit der das geschmolzene Material 91 das thermoplastische Prepreg 100 drückt, abgeschwächt, sodass es möglich ist, eine Verschlechterung der Festigkeit des geformten Artikels 80 und des äußeren Aussehens davon aufgrund eines Verdrehens, des Versatzes oder des Abblätterns, etc. des thermoplastischen Prepregs 100 zu unterdrücken. Überdies hinaus ist es in dem Fall, bei dem transparentes Harz als das Harzmaterial 91 verwendet wird, möglich ein schönes äußeres Aussehen mit einem Glanz zu erhalten und ein Produkt mit einem höheren Wert zu erhalten, da es kein Verdrehen, keinen Versatz oder kein Abblättern des thermoplastischen Prepregs 100 gibt, wie oben beschrieben wurde.
-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das geschmolzene Harzmaterial 91, das das Innere der Form 51 füllt, durch die Form 51 nach dem Füllen gedrückt, sodass es möglich ist, einen dünnen und gleichmäßigen geschichteten Harzabschnitt 90 auszubilden.
-
Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Formen des thermoplastischen Prepregs 100 innerhalb der Form 51 durchgeführt, sodass es im Vergleich mit dem Fall, bei dem das vorab geformte vorläufige Formteil in die Form 51 eingeführt wird, möglich ist eine Verbesserung in Bezug auf die Produktivität des geformten Artikels 80 zu erreichen.
-
5A zeigt ein Vergleichsbeispiel, bei dem das Harzmaterial 91 in die Form 51 injiziert wird, wobei die bewegliche Matrize 54 und die stationäre Matrize 53 vollständig in engem Kontakt miteinander gehalten werden; in diesem Fall gibt es aufgrund des Drucks, um das geschmolzene Harzmaterial dazu zu bringen zu fließen, die Befürchtung ein Verdrehen, einen Versatz, ein Abblättern, etc. bei dem thermoplastischen Prepreg 100 (siehe 5B) hervorzurufen.
-
(Modifizierung)
-
Als nächstes wird ein Herstellverfahren für einen geformten Artikel gemäß einer Modifizierung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4A bis 4C beschrieben. In 4A bis 4C werden die gleichen Komponenten wie die der Ausführungsform, die in 1 bis 3 gezeigt ist, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen. Bei dem Herstellungsverfahren für den geformten Artikel, das unten beschrieben wird, wird die Herstellungsvorrichtung 10 für den geformten Artikel, die in 1 gezeigt ist, verwendet.
-
Wie oben beschrieben wurde, wird in dem Fall von 3A bis 3C das Harzmaterial 91 in die Form 51 injiziert und ein Drücken wird durchgeführt, während die Form 51 geschlossen wurde, die um einen geringen Abstand geöffnet wurde, wodurch der geformte Artikel 80 umfassend das thermoplastische Prepreg 100 geformt wird. Dies sollte jedoch nicht eng ausgelegt werden. Beispielsweise, wie in 4A bis 4C gezeigt, kann das Core-Back-Formen auch verwendet werden.
-
In diesem Fall, wie bei dem obigen Fall, wird das thermoplastische Prepreg, das durch die Heizeinrichtung 13 erwärmt wurde, zunächst in die Form 51 mit der Fördereinrichtung 12 gefördert.
-
Anschließend, wie in 4A gezeigt, wird die bewegliche Matrize 54 in Richtung der stationären Matrize 53 bis zu der Schließgrenze der Form 51 bewegt, wodurch die bewegliche Matrize 54 und die stationäre Matrize 53 in engen Kontakt miteinander gebracht werden. Bei diesem Vorgang wird das erwärmte thermoplastische Prepreg 100 innerhalb der Form 51 durch die Form 51 gedrückt (die Formklemmeinrichtung 52, an der die Form 51 angeordnet ist) und durchläuft ein Formen gemäß der Konfiguration der Ausnehmungen 53a und 54a.
-
Als nächstes, wie in 4B gezeigt, wird das Gehäuse 61 (siehe 1) bewegt und die Einspritzdüse 62A wird mit dem Gate 51A, das in der stationären Form 53 ausgebildet ist, verbunden.
-
Als nächstes, wie in 4C gezeigt, wird die Form 51 bis zu einem winzigen Grad geöffnet. Das heißt, die Antriebsquelle 59 wird gesteuert, um den Umschaltmechanismus 58 anzutreiben und die bewegliche Matrize 54 wird weg von der stationären Matrize 53 bewegt, wobei die bewegliche Matrize 54 an einer Position anhält, die ein wenig von der Schließgrenze der Form 51 beabstandet ist. Im Speziellen wird die bewegliche Matrize 54 an einer Position angehalten, an der der Abstand d zwischen der beweglichen Matrize 54 und der stationären Matrize 53 beispielsweise 0,5 bis 3 mm beträgt.
-
Gleichzeitig mit den Anhalten der beweglichen Matrize 54 oder nach dem Anhalten der beweglichen Matrize 54 wird das Harzmaterial 91 in die Form 51 injiziert. Das heißt, das Harzmaterial 91, das in den Zylinder 52 über den Trichter 54 bereitgestellt wurde und geschmolzen wurde, wird über den Anguss 51a der Form 51 injiziert. Als ein Ergebnis wird das Harzmaterial 91 in die Ausnehmungen 53a und 54a injiziert (das heißt, zwischen die stationäre Matrize 53 und das thermoplastische Prepreg 100, das an der beweglichen Matrize 54 angeordnet ist) und das geschmolzene Harzmaterial 91 wird gemäß der Konfiguration der Ausnehmungen 53a und 54a bereitgestellt.
-
Bei diesem Vorgang wird die Luft, die innerhalb der Ausnehmungen 53a und 54a vorher vorhanden war, durch das Harzmaterial 51 heraus gedrängt, wodurch es ihr gestattet wird, nach außen über den Spalt der beweglichen Matrize 54 und der stationären Matrize 53 zu entweichen. Auf diese Weise wird es der Luft gestattet, über den Spalt zwischen der beweglichen Matrize 54 und der stationären Matrize 53 zu entweichen, wodurch das geschmolzene Harzmaterial 91 in einer im Wesentlichen festen Richtung strömt, und es gibt keine Gefahr, dass das Harzmaterial 91 auf eine komplizierte Weise innerhalb der Ausnehmungen 53a und 54a strömt. Als ein Ergebnis ist es möglich, das thermoplastische Prepreg daran zu hindern durch die Bewegung des geschmolzenen Harzmaterials 91 gestört zu werden und das Erzeugen eines Verdrehens, eines Versatzes, eines Abblätterns, etc. in dem thermoplastischen Prepreg 100 zu verhindern.
-
Auf diese Weise verteilt sich das Harzmaterial 91 im Wesentlichen gleichmäßig entlang des Raums, der zwischen der stationären Matrize 53 und dem thermoplastischen Prepreg 100 festgelegt wurde. Als ein Ergebnis werden das thermoplastische Prepreg 100 und das Harzmaterial 91, die gemäß der Konfiguration der Ausnehmungen 53a und 54a geformt wurden, miteinander verbunden.
-
Als nächstes werden das thermoplastische Prepreg 100 und das Harzmaterial 91, die geformt wurden, im Inneren der Form 51 gekühlt, wodurch der geformte Artikel 80 umfassend den Harzabschnitt 90 gemäß dem Harzmaterial 91 und dem thermoplastischen Prepreg 100, das mit dem Harzabschnitt 90 verbunden ist, geformt wird. Anschließend wird die bewegliche Matrize 54 bewegt, um die Form 51 in dem geöffneten Zustand anzuordnen und der geformte Artikel 80 wird aus der Form 51 dank eines vorstehenden Pins (nicht gezeigt), der an der stationären Matrize 53 oder der beweglichen Matrize 54 vorgesehen ist, entnommen.
-
Anschließend werden ähnliche Vorgänge wiederholt. Durch die Wiederholung dieser Vorgänge wird eine Vielzahl geformter Artikel 80 nacheinander hergestellt.
-
Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß der vorliegenden Modifikation das thermoplastische Prepreg 100, das durch die Heizeinrichtung 13 erwärmt wurde, in die Form 51 durch die Fördereinrichtung 12 gefördert und ein Formen wird an dem thermoplastischen Prepreg 100 innerhalb der Form 51 durchgeführt. Anschließend wird die Form 51 einen geringen Abstand geöffnet und das Harzmaterial 91 wird in die Form 51 injiziert, wodurch der geformte Artikel 80 umfassend das thermoplastische Prepreg 100 geformt wird. Auf diese Weise wird das geschmolzene Harzmaterial 91 dazu gebracht in die Form 51 zu strömen, wobei die Form 51 einen geringen Abstand geöffnet ist, wodurch es möglich ist den Harzdruck, mit dem das Harzmaterial 91 strömt, abzusenken. Dies hilft dabei eine Verschlechterung der Festigkeit und des äußeren Aussehens des geformten Artikels 80 aufgrund eines Verdrehens, eines Versatzes, eines Abblätterns etc. des thermoplastischen Prepregs 100 zu verhindern. Abgesehen davon ist es möglich einen ähnlichen Effekt wie den der Ausführungsform, die in 3A bis 3C gezeigt ist, zu erhalten.
-
Ferner wird gemäß der vorliegenden Modifizierung das erwärmte thermoplastische Prepreg 100 durch die Form 51 gedrückt, und das thermoplastische Prepreg 100 wird zu einer gewünschten Konfiguration geformt. Ferner ist es aufgrund des Core-Back-Vorgangs der Form 51, der anschließend durchgeführt wurde, möglich die Strömungsbahn für das Strömen des Harzmaterials 91 sicherzustellen. Dies hilft die Strömung des Harzmaterials 91 zu stabilisieren. Ferner wird durch Drücken des thermoplastischen Prepregs 100 durch die Form 51 die Oberflächenschicht des thermoplastischen Prepregs 100 leicht gekühlt und die Viskosität der Oberflächenschicht wird verbessert. Als ein Ergebnis, wenn der Harzdruck, um zu erwirken, dass das Harzmaterial 91 strömt, angelegt wird, ist es möglich, ein Versagen, wie beispielsweise das Verdrehen, den Versatz oder das Abblättern zu erschweren.
-
In der obigen Ausführungsform und der obigen Modifizierung sind die Antriebsquelle 59 und der Umschaltmechanismus 58 ein Beispiel des ersten Antriebsabschnittes, der das Formen des thermoplastischen Prepregs 100 innerhalb der Form 51 durchführt, indem die bewegliche Matrize 54, die an der Formklemmeinrichtung 52 angeordnet ist, bewegt wird. Ferner sind in der obigen Ausführungsform und der obigen Modifizierung die Antriebsquelle 59 und der Umschaltmechanismus 58 ein Beispiel des zweiten Antriebsabschnittes, der die bewegliche Matrize 54 um einen geringen Abstand bewegt. Ferner können die Komponenten des ersten Antriebsabschnittes die gleichen sein wie die Komponenten des zweiten Antriebsabschnittes. Das heißt, der erste Antriebsabschnitt und der zweite Antriebsabschnitt können identisch zueinander sein.
-
Das Herstellungsverfahren für den geformten Artikel gemäß der obigen Ausführungsform und der obigen Modifizierung ist nicht auf das Spritzgießverfahren begrenzt. Beispielsweise kann es ein weiteres Plastikformverfahren sein (Herstellungsverfahren für den geformten Artikel oder Formverfahren), wie beispielsweise das Spritzpressverfahren (Herstellungsverfahren für den geformten Artikel oder Formverfahren).
-
Es ist auch möglich, wenn notwendig, die Vielzahl Komponenten, die in Verbindung mit der obigen Ausführungsform und der obigen Modifizierung offenbart sind, miteinander zu kombinieren. Alternativ können einige Komponenten von den in Verbindung mit der obigen Ausführungsform und der obigen Modifizierung offenbarten Komponenten ausgeschlossen werden.
