JP2013220585A - Compression molding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、型開された下型に対して材料供給装置により材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置および圧縮成形方法に関するものである。 The present invention relates to a compression molding apparatus and a compression molding method for supplying a material to a lower mold that has been opened by a material supply apparatus, and then closing the lower mold and the upper mold to compress the molten material. .
樹脂等の溶融材料を型内で圧縮して成形する方法としては、型閉されたキャビティ内に溶融材料を射出装置から射出し、更に圧縮する射出圧縮成形方法が知られている。しかし前記射出圧縮成形方法は、射出時に溶融材料に高圧が掛かり繊維材料等が損傷を受ける場合があるという問題や溶融材料の流動性が悪い場合に射出時に充填が困難な場合があるという問題があり、型を開いた状態で溶融材料を下型のキャビティ面に供給後に上型と下型を閉鎖して圧縮を行う圧縮成形方法も知られている。後者の圧縮成形方法の場合、ポットから比較的硬めで原型を留めた溶融材料が型内に供給されるトランスファ成形とも呼ばれる圧縮成形と、射出装置または押出装置から流動状態の溶融材料が型内に供給されるスタンピング成形とも呼ばれる圧縮成形がある。 As a method for compressing and molding a molten material such as a resin in a mold, an injection compression molding method is known in which a molten material is injected from an injection device into a closed cavity and further compressed. However, the injection compression molding method has a problem that high pressure is applied to the molten material at the time of injection and the fiber material may be damaged, and there is a problem that filling may be difficult at the time of injection when the flowability of the molten material is poor. There is also known a compression molding method in which the molten material is supplied to the cavity surface of the lower mold while the mold is opened, and then the upper mold and the lower mold are closed to perform compression. In the case of the latter compression molding method, compression molding, which is also called transfer molding, in which a molten material that is relatively hard and retains the original mold from the pot is supplied into the mold, and the molten material in a fluid state from the injection device or the extrusion device is placed in the mold. There is compression molding, also called stamping molding.
このようなスタンピング成形を行うものとして特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1では、下型をプレス装置(圧縮成形装置)の外へ搬出して溶融材料を供給するので、プレス装置の型開間隔を小さくすることができるというメリットや、材料供給装置(スクリュ式射出装置)やそのノズルの大きさや形状について制約を受けないというメリットがある。 What is described in patent document 1 as what performs such stamping shaping | molding is known. In Patent Document 1, since the lower mold is carried out of the press apparatus (compression molding apparatus) and the molten material is supplied, the advantage that the mold opening interval of the press apparatus can be reduced and the material supply apparatus (screw type) There is an advantage that there is no restriction on the size and shape of the injection device) and its nozzle.
また特許文献1では、下型を加熱用コイルで加熱することにより、供給した溶融材料の温度が低下しないようにすることが記載されている。更に特許文献1では下型はX軸およびY軸方向に移動可能となっているので、材料供給装置の側を移動させなくても、下型上の任意の位置に溶材料供給装置から溶融材料を供給することができるようになっている。 Patent Document 1 describes that the temperature of the supplied molten material is not lowered by heating the lower mold with a heating coil. Further, in Patent Document 1, since the lower mold is movable in the X-axis and Y-axis directions, the molten material can be moved from the molten material supply apparatus to an arbitrary position on the lower mold without moving the material supply apparatus side. Can be supplied.
しかしながら特許文献1では、以下のような場合に溶融材料の供給が最適な状態で行えない場合があった。即ち下型のキャビティ面に傾斜面や曲面があると、均一に溶融材料を供給しにくい場合や、下型の傾斜面や曲面に供給した樹脂が流動してしまい供給時の供給分布と異なる場合があるという問題があった。また供給されるキャビティ面が急傾斜面である場合、供給装置を同じ速度で水平移動させながら溶融材料を供給すると、前記急傾斜面では面積あたりに供給される溶融材料の量(厚み)が少なくなってしまうという問題があった。 However, in Patent Document 1, in some cases, the molten material cannot be supplied in an optimal state. That is, if there is an inclined surface or curved surface on the cavity surface of the lower mold, it may be difficult to supply the molten material uniformly, or the resin supplied to the inclined surface or curved surface of the lower mold may flow and be different from the supply distribution at the time of supply There was a problem that there was. When the cavity surface to be supplied is a steeply inclined surface, if the molten material is supplied while horizontally moving the supply device at the same speed, the amount (thickness) of the molten material supplied per area is small on the steeply inclined surface. There was a problem of becoming.
そしてまた材料供給装置からの供給は、キャビティ面とノズルの供給孔の形状によっては、キャビティ面端部まで溶融材料の供給が出来ない場合があった。その場合は、キャビティ面中央寄りに供給した溶融材料をプレス装置で押圧して端部まで流動させて成形を行うが、端部側のほうが板厚が薄くなったり、成形品が均一な材質にならない場合があるという問題があった。 Further, depending on the shape of the cavity surface and the nozzle supply hole, the material supply device may not be able to supply the molten material to the end of the cavity surface. In that case, the molten material supplied closer to the center of the cavity surface is pressed with a press device to flow to the end, and molding is performed, but the end side is thinner, or the molded product is made of a uniform material. There was a problem that it might not be.
更には成形品の厚みが一方と他方とで異なる場合、ノズルからの溶融材料の供給が均一な厚みで行われると肉厚部分の板厚が所望の厚みが得られなかったり、肉薄部分の板厚が所望の薄さが得られなかったりするという問題があった。これらの問題は、材料加熱手段でもある材料供給装置により溶融材料を下型に供給する場合のみならず、固形、半溶融状態の板状体(通常は均等板厚)を下型に供給し、下型上で前記板状体を溶融させるものについても同じことが言え、肉厚部分と肉薄部分が良好に成形できない場合があった。 Furthermore, when the thickness of the molded product is different between one and the other, if the molten material is supplied from the nozzle with a uniform thickness, the plate thickness of the thick portion cannot be obtained, or the plate of the thin portion is not obtained. There was a problem that the desired thickness could not be obtained. These problems are not only caused when the molten material is supplied to the lower mold by the material supply device which is also a material heating means, but a solid, semi-molten plate (usually a uniform plate thickness) is supplied to the lower mold, The same can be said for what melts the plate-like body on the lower mold, and the thick part and the thin part may not be molded well.
また特に炭素繊維と樹脂の混合材料の成形においては、炭素繊維に溶融樹脂を含浸させるためには、低粘度の樹脂を使用したほうが好ましい場合が多い。そして炭素繊維を含む樹脂でも樹脂中の炭素繊維の比率により相違するが、樹脂中の炭素繊維の比率が低い材料の場合は傾斜面に前記材料を溶融状態で供給すると、溶融状態の前記材料全体の流動が発生する可能性がある。また樹脂中の炭素繊維の比率が高くて粘度の低い樹脂との混合材料の場合は傾斜面に前記材料を溶融状態で供給すると、溶融状態の樹脂の部分が繊維の部分よりも特に流動する可能性がある。その場合は部分によって樹脂と炭素繊維の比率が相違してしまい成形品に影響が出る。 In particular, in molding a mixed material of carbon fiber and resin, it is often preferable to use a low-viscosity resin in order to impregnate the carbon fiber with a molten resin. And even if the resin containing carbon fiber is different depending on the ratio of carbon fiber in the resin, in the case of a material with a low ratio of carbon fiber in the resin, if the material is supplied in a molten state to the inclined surface, the entire material in the molten state May occur. In addition, in the case of a mixed material with a resin having a high carbon fiber ratio and a low viscosity, if the material is supplied in a molten state to an inclined surface, the molten resin portion can flow more than the fiber portion. There is sex. In that case, the ratio of the resin and the carbon fiber is different depending on the part, which affects the molded product.
そこで本発明の圧縮成形装置および圧縮成形方法は、型開された下型に対して材料供給装置により材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置および圧縮成形方法において、成形に際して良好な状態となるように下型上に溶融材料を分布させることができる圧縮成形装置および圧縮成形方法を提供することを目的とする。 Therefore, the compression molding apparatus and the compression molding method of the present invention supply the material to the lower mold that has been opened by the material supply apparatus, and then close the lower mold and the upper mold to compress the molten material. An object of the present invention is to provide a compression molding apparatus and a compression molding method capable of distributing a molten material on a lower mold so as to be in a good state during molding.
本発明の請求項1に記載の圧縮成形装置は、型開された下型に対して材料供給装置により材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記材料を圧縮する圧縮成形装置において、
材料を溶融状態にする材料加熱手段と、溶融状態の材料を載置前または載置後の下型を傾斜させる下型傾斜手段とを備えたことを特徴とする。
The compression molding apparatus according to claim 1 of the present invention is a compression molding apparatus that supplies a material to a lower mold that has been opened by a material supply apparatus, and then compresses the material by closing the lower mold and the upper mold. In the device
Material heating means for bringing the material into a molten state, and lower mold inclining means for inclining the lower mold before or after placing the material in the molten state are provided.
本発明の請求項2に記載の圧縮成形装置は、請求項1において、前記下型傾斜手段は、下型を自在な方向に傾斜可能であることを特徴とする。 A compression molding apparatus according to a second aspect of the present invention is the compression molding apparatus according to the first aspect, wherein the lower mold tilting means can tilt the lower mold in any direction.
本発明の請求項3に記載の圧縮成形方法は、型開された下型に対して材料供給装置により材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、材料を溶融状態にする材料加熱手段と、溶融状態の材料を載置前または載置後の下型を傾斜させる下型傾斜手段とが設けられ、前記下型傾斜手段により下型を傾斜させ下型上の溶融状態の材料を流動させることを特徴とする。 In the compression molding method according to claim 3 of the present invention, the material is supplied to the lower mold that has been opened by the material supply device, and then the lower mold and the upper mold are closed to compress the molten material. In the molding apparatus, there are provided material heating means for bringing the material into a molten state, and lower mold inclination means for inclining the lower mold before or after placing the material in the molten state. And the molten material on the lower mold is caused to flow.
本発明の請求項4に記載の圧縮成形方法は、請求項3において、前記材料供給装置により供給される材料は、炭素繊維と樹脂の混合材料であることを特徴とする。 The compression molding method according to claim 4 of the present invention is characterized in that, in claim 3, the material supplied by the material supply device is a mixed material of carbon fiber and resin.
本発明の圧縮成形方法および圧縮成形装置は、型開された下型に対して材料供給装置により材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記材料を圧縮する圧縮成形装置において、材料を溶融状態にする材料加熱手段と、溶融状態の材料を載置前または載置後の下型を傾斜させる下型傾斜手段とを備えているので、成形に際して良好な状態となるように下型上に溶融材料を分布させることができる。 The compression molding method and the compression molding apparatus according to the present invention are a compression molding apparatus that supplies a material to a lower mold that has been opened by a material supply apparatus, and then closes the lower mold and the upper mold to compress the material. The material heating means for bringing the material into a molten state and the lower mold inclination means for inclining the lower mold before or after placing the material in the molten state are provided so that a good state can be obtained during molding. The molten material can be distributed on the lower mold.
図1ないし図4により本実施形態の圧縮成形装置11について説明する。本実施形態の圧縮成形装置11は、炭素繊維を含有する樹脂が溶融された溶融材料Mを上型12と下型13の間で圧縮するプレス装置14と、前記溶融材料Mの材料供給装置15が設けられている。そしてプレス装置14と材料供給装置15による供給位置a1の間には下型13の移動装置17が設けられている。 The compression molding apparatus 11 of this embodiment will be described with reference to FIGS. The compression molding apparatus 11 of the present embodiment includes a press apparatus 14 that compresses a molten material M in which a resin containing carbon fiber is melted between an upper mold 12 and a lower mold 13, and a material supply apparatus 15 for the molten material M. Is provided. A moving device 17 for the lower mold 13 is provided between a supply position a <b> 1 by the press device 14 and the material supply device 15.
プレス装置14について説明すると、図1、図2に示されるように、下盤である固定盤18の四隅近傍には4本のタイバ19が立設されており、タイバ19の上部は、上盤である受圧盤20の四隅近傍に固定されている。また固定盤18と受圧盤20の間には、可動盤21がタイバ19に挿通されて上下方向に移動可能となっている。受圧盤20には加圧機構である圧縮用シリンダ22が設けられ、圧縮用シリンダ22のラムにはハーフナット25が取付けられ、可動盤21の背面に固定されたメカニカルラム23と係合可能となっている。また受圧盤20と可動盤21の間には型開閉機構である型開閉シリンダ24が設けられている。なお圧縮用シリンダ22は、各タイバ19の部分に設けられ平行制御を行えるものでもよい。更に圧縮用シリンダ22および型開閉シリンダ24は電動機構を用いたものでもよく、例えばトグル機構により圧縮成形を行うプレス装置であってもよい。 The press device 14 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, four tie bars 19 are erected in the vicinity of the four corners of a fixed plate 18 as a lower plate, and the upper portion of the tie bar 19 is an upper plate. Are fixed in the vicinity of the four corners of the pressure receiving plate 20. Further, a movable platen 21 is inserted between the fixed platen 18 and the pressure receiving plate 20 through the tie bar 19 so as to be movable in the vertical direction. The pressure receiving plate 20 is provided with a compression cylinder 22 as a pressurizing mechanism, and a half nut 25 is attached to the ram of the compression cylinder 22 so that it can be engaged with a mechanical ram 23 fixed to the back surface of the movable platen 21. It has become. A mold opening / closing cylinder 24 that is a mold opening / closing mechanism is provided between the pressure receiving plate 20 and the movable platen 21. Note that the compression cylinder 22 may be provided at each tie bar 19 to perform parallel control. Further, the compression cylinder 22 and the mold opening / closing cylinder 24 may use an electric mechanism, for example, a press device that performs compression molding by a toggle mechanism.
プレス装置14の可動盤21の下面には上型12が取付け可能となっている。また固定盤18の上面の加圧位置a2には下型13が固定可能となっている。プレス装置14の下型13は、ボルスタ26内に挿入される下型取付板16に取付けられ、プレス装置14の内部の加圧位置a2を含み加圧位置a2とプレス装置14の外部の供給位置a1の間で、図1における一側および他側方向であるX方向に移動可能なものである。そして固定盤18の一側(図1において左側)には、下型13の移動装置17が連結・固定されている。前記下型13の移動装置17の上面は、固定盤18の上面と同じ高さとなっており、下型13を移動させるための2本のガイドレール27が両方の上面に亘って設けられている。そして前記ガイドレール27に沿って前記ボルスタ26が移動されるようになっている。 An upper die 12 can be attached to the lower surface of the movable platen 21 of the press device 14. In addition, the lower mold 13 can be fixed at a pressure position a2 on the upper surface of the fixed platen 18. The lower die 13 of the press device 14 is attached to a lower die attachment plate 16 inserted into the bolster 26, and includes a press position a 2 inside the press device 14 and a supply position outside the press device 14. Between a1, it can move to the X direction which is the one side and other side direction in FIG. A moving device 17 of the lower mold 13 is connected and fixed to one side (left side in FIG. 1) of the fixed platen 18. The upper surface of the moving device 17 of the lower mold 13 has the same height as the upper surface of the fixed platen 18, and two guide rails 27 for moving the lower mold 13 are provided over both upper surfaces. . The bolster 26 is moved along the guide rail 27.
図3等に示されるようにボルスタ26の中央には、下型取付板16が嵌合されるようになっている。具体的には、ボルスタ26の中央には、下型取付板16が挿入されるための四角形の貫通孔26aが縦方向に形成され、上下方向の中間には段差26bが設けられていて、段差26bから上方は下方と比較して貫通孔26aの大きさ(水平方向の断面積)が大きくなっている。一方下型取付板16は、前記貫通孔26a内に挿入される大きさであって、上下方向中間には段差16aが設けられ、段差16aよりも下方の下型取付板16の大きさ(水平方向の断面積)は上方と比較して小さくなっている。従ってボルスタ26の段差26bと下型取付板16の段差16aが当接してボルスタ26内で下型取付板16が載置される。また下型取付板16の下面16bは、移動装置17により移動される場合は、下方に向けて開放されており、プレス装置14内では、固定盤18に当接可能となる。下型取付板16の下面16bには、後述する下型傾斜手段61と嵌合するための凹状の係合部16cが形成されている。 As shown in FIG. 3 and the like, the lower die mounting plate 16 is fitted in the center of the bolster 26. Specifically, in the center of the bolster 26, a rectangular through hole 26a for inserting the lower mold attachment plate 16 is formed in the vertical direction, and a step 26b is provided in the middle in the vertical direction. The size of the through hole 26a (the cross-sectional area in the horizontal direction) is larger from the upper side than 26b compared to the lower side. On the other hand, the lower die mounting plate 16 is sized to be inserted into the through hole 26a, and a step 16a is provided in the middle in the vertical direction, and the size (horizontal) of the lower die mounting plate 16 below the step 16a. (Cross-sectional area in the direction) is smaller than the upper part. Accordingly, the step 26 b of the bolster 26 and the step 16 a of the lower mold mounting plate 16 come into contact with each other, and the lower mold mounting plate 16 is placed in the bolster 26. Further, the lower surface 16 b of the lower mold mounting plate 16 is opened downward when moved by the moving device 17, and can come into contact with the fixed plate 18 in the press device 14. On the lower surface 16b of the lower mold mounting plate 16, a concave engaging portion 16c for fitting with a lower mold tilting means 61 described later is formed.
下型13の移動装置17の駆動源はサーボモータ28であって、移動装置17の供給位置a1側の側面にサーボモータ28が固定されている。そして前記ガイドレール27と平行にボールネジ29が設けられ、ボールネジ29の一方はベアリングを介して移動装置17の上面に回転自在に固定され、他方はべリングを介して固定盤18の上面に回転自在に固定されている。また前記ベアリングよりも更に一方寄りのボールネジ29の端部近傍には従動プーリ30が固定され、サーボモータ28の駆動プーリ31との間に駆動力伝達用のタイミングベルト32が掛け渡されている。更に前記ボルスタ26の側面にはボールネジナット33が固定され、ボールネジナット33には前記ボールネジ29が挿通されている。そしてサーボモータ28が駆動されると、ボールネジ29が回転され、ボールネジナット33、ボルスタ26、下型取付板16、および下型13が一側および他側方向のX方向に直線運動されるようになっている。 The drive source of the moving device 17 of the lower mold 13 is a servo motor 28, and the servo motor 28 is fixed to the side surface of the moving device 17 on the supply position a1 side. A ball screw 29 is provided in parallel with the guide rail 27. One of the ball screws 29 is rotatably fixed to the upper surface of the moving device 17 via a bearing, and the other is rotatable to the upper surface of the stationary platen 18 via a belling. It is fixed to. A driven pulley 30 is fixed in the vicinity of the end of the ball screw 29 further to the one side than the bearing, and a driving belt 31 for driving force transmission is stretched between the driving pulley 31 of the servo motor 28. Further, a ball screw nut 33 is fixed to the side surface of the bolster 26, and the ball screw 29 is inserted into the ball screw nut 33. When the servo motor 28 is driven, the ball screw 29 is rotated so that the ball screw nut 33, the bolster 26, the lower die mounting plate 16, and the lower die 13 are linearly moved in the X direction on one side and the other side. It has become.
プレス装置14に取付けられて使用される金型13,14について説明すると、下型13は供給した溶融材料Mがこぼれないように凹型(キャビ型)にすることが望ましく、上型12は凸型(コア型)にすることが望ましい。また下型13は溶融材料Mを供給してから移動するので、その間に溶融材料Mの固化が進行しないように、材料加熱機構を有することが望ましい。材料加熱機構としてはヒータや、金型内に供給される媒体を加熱媒体と冷却媒体に切換えられる機構が用いられる。また下型13の移動装置17の上方に供給した溶融材料Mの固化が進行しないように赤外線照射やヒータなどの熱源を設けてもよい。そして下型13に材料加熱機構が設けられる場合は、成形品の反りの発生の問題から、上型12にも材料加熱機構が設けられることが望ましい。図示しない突出装置は上下いずれかの金型に設けられる。なお本実施形態では1個の下型13に1個のキャビティ面34が形成された例について説明したが、上型12、下型13、キャビティ面34等の個数は複数であってもよく限定されない。 The molds 13 and 14 used by being attached to the press device 14 will be described. The lower mold 13 is preferably a concave mold (cavity mold) so that the supplied molten material M is not spilled, and the upper mold 12 is a convex mold. (Core type) is desirable. Moreover, since the lower mold | type 13 moves after supplying the molten material M, it is desirable to have a material heating mechanism so that solidification of the molten material M does not advance in the meantime. As the material heating mechanism, a heater or a mechanism capable of switching the medium supplied into the mold between the heating medium and the cooling medium is used. In addition, a heat source such as infrared irradiation or a heater may be provided so that solidification of the molten material M supplied above the moving device 17 of the lower mold 13 does not proceed. When the lower mold 13 is provided with a material heating mechanism, it is desirable that the upper mold 12 is also provided with a material heating mechanism from the problem of warping of the molded product. A protruding device (not shown) is provided on either the upper or lower mold. In this embodiment, an example in which one cavity surface 34 is formed on one lower mold 13 has been described. However, the number of the upper mold 12, the lower mold 13, the cavity surface 34, and the like may be plural. Not.
本実施形態では、溶融材料Mを載置前または載置後の下型13は、供給位置a1において下型傾斜手段61によりキャビティ面34の水平方向の面に対する角度が自在な角度に傾斜可能となっている。下型傾斜手段61の上部には、下型取付板16と直接当接可能な保持板62が設けられている。保持板62は平板状であり、上面には下型取付板16の係合部16cと係合可能な係合突起62aが設けられている。また保持板62の下面62b側には、3箇所に昇降用シリンダ63が取付けられている。本実施形態では昇降用シリンダ63は油圧により制御され、その制御系統は、各ロッドの伸長が中間位置でも高精度に制御可能なものが採用される。昇降用シリンダ63が設けられる位置は、平面視して正三角形の各頂点に昇降用シリンダ63が位置するように配置されている。そして保持板62の下面62aには球面軸受64が設けられ、昇降用シリンダ63のロッド63aには球面軸受64の球面部が固定されている。また昇降用シリンダ63のシリンダ部63bとベース板65の間にも同様に球面軸受66が設けられている。従って下型傾斜手段61の保持板62は、3つの昇降用シリンダ63のロッド63aを同じように伸長または退縮させることにより平衡状態を保ったまま昇降可能であり、3つの昇降用シリンダ63のロッド63aを異ならせて伸長または退縮させることにより、保持板62の傾斜角度を自在に変更可能となっている。 In the present embodiment, the lower mold 13 before or after the molten material M is placed can be tilted to an angle with respect to the horizontal plane of the cavity surface 34 by the lower mold tilting means 61 at the supply position a1. It has become. A holding plate 62 that can directly contact the lower die mounting plate 16 is provided on the upper portion of the lower die tilting means 61. The holding plate 62 has a flat plate shape, and an engagement protrusion 62a that can be engaged with the engagement portion 16c of the lower mold attachment plate 16 is provided on the upper surface. On the lower surface 62b side of the holding plate 62, lifting cylinders 63 are attached at three locations. In the present embodiment, the elevating cylinder 63 is controlled by hydraulic pressure, and a control system that can control the extension of each rod with high accuracy even at an intermediate position is employed. The position where the lifting / lowering cylinder 63 is provided is arranged such that the lifting / lowering cylinder 63 is positioned at each vertex of the equilateral triangle in plan view. A spherical bearing 64 is provided on the lower surface 62 a of the holding plate 62, and the spherical portion of the spherical bearing 64 is fixed to the rod 63 a of the lifting cylinder 63. Similarly, a spherical bearing 66 is provided between the cylinder portion 63 b of the elevating cylinder 63 and the base plate 65. Accordingly, the holding plate 62 of the lower mold inclining means 61 can be lifted and lowered while maintaining the equilibrium state by extending or retracting the rods 63a of the three lifting cylinders 63 in the same way, and the rods of the three lifting cylinders 63. By making 63a different and extending or retracting, the inclination angle of the holding plate 62 can be freely changed.
なお下型傾斜手段61の構造については上記のものに限定されず、種々のものが採用可能である。昇降用シリンダ63と保持板62の間等に設けられる部材は、球面軸受64と同等の働きをするものであれば、別の部材や手段でもよい。例えば球面軸受63に替えて回転軸を中心に回転するベアリングと、ぞのベアリング部分が直線運動するスライダとの組合せとしてもよい。その場合、各ロッドの伸縮に応じて、ロッドと保持板の角度が変更されるとともに、ロッド先端が保持板の裏面に当接する位置が変更される。また昇降用シリンダ63の数は、4本以上であってもよく、保持板62、下型取付板16、および下型13を傾斜させるスペースさえあれば、2本の昇降用シリンダ63と1点の角度変更自在な支点との組合せとしてもよい。更に下型傾斜手段61のアクチュエータは、シリンダの場合は空気圧でもよい。更にまたアクチュエータは、シリンダに限定されずサーボモータとボールネジ等の組合せにより保持板62の昇降や傾斜角度の変更を行うようにしてもよい。更にまた下型傾斜手段61による下型13の傾斜方向は、1軸を中心に傾斜されるだけのものでもよい。 The structure of the lower mold inclining means 61 is not limited to the above, and various structures can be employed. The member provided between the elevating cylinder 63 and the holding plate 62 may be another member or means as long as it functions equivalently to the spherical bearing 64. For example, instead of the spherical bearing 63, a combination of a bearing that rotates about a rotation axis and a slider that linearly moves each of the bearing portions may be used. In that case, the angle between the rod and the holding plate is changed according to the expansion and contraction of each rod, and the position where the rod tip abuts against the back surface of the holding plate is changed. Further, the number of lifting cylinders 63 may be four or more. If there is a space for tilting the holding plate 62, the lower mold mounting plate 16, and the lower mold 13, there is one point with the two lifting cylinders 63. It may be combined with a fulcrum whose angle can be freely changed. Further, the actuator of the lower mold tilting means 61 may be pneumatic in the case of a cylinder. Furthermore, the actuator is not limited to the cylinder, and the holding plate 62 may be raised and lowered and the inclination angle changed by a combination of a servo motor and a ball screw. Furthermore, the inclination direction of the lower mold 13 by the lower mold inclining means 61 may be only inclined about one axis.
また本実施形態では下型13は、供給位置a1のみで傾斜角度の変更が行われるが、下型傾斜手段61全体をX方向へ移動可能な移動手段を取付けることにより角度変更した下型13をX方向に移動させることや別の位置で傾斜角度を変更することが可能となり、下型13を移動させながら溶融材料Mを供給できる。または下型13の移動装置17のサーボモータ28により、傾斜角度を変更した状態の下型13を移動させながらプレス装置14の直前まで、またはプレス装置14の内部まで下型13を移動させるようにすることも可能である。その場合は、X方向へしか移動できないボルスタ26と、下型取付板16の間に下型傾斜手段61を取付けることが望ましい。または傾斜角度変更自在な下型取付板16に対して、上下方向のスライド可能で角度変更可能な機構と水平方向にスライド可能で角度変更可能な機構を介して、X方向に移動可能なボールネジナットが接続されるようにしてもよい。更には下型13がX方向と直交する方向にも移動可能なものでもよい。更にまた、下型傾斜手段61は、プレス装置14内に設けられたものでもよい。その場合は材料供給装置15がプレス装置14内に侵入して下型13上の材料を載置する。 Further, in this embodiment, the lower mold 13 is changed in inclination angle only at the supply position a1, but the lower mold 13 whose angle is changed by attaching a moving means that can move the entire lower mold inclination means 61 in the X direction. It is possible to move in the X direction or change the tilt angle at another position, and the molten material M can be supplied while moving the lower mold 13. Alternatively, the lower mold 13 is moved to the position immediately before the press apparatus 14 or to the inside of the press apparatus 14 while moving the lower mold 13 with the tilt angle changed by the servo motor 28 of the moving apparatus 17 of the lower mold 13. It is also possible to do. In that case, it is desirable to mount the lower mold tilting means 61 between the bolster 26 that can move only in the X direction and the lower mold mounting plate 16. Alternatively, a ball screw nut that can move in the X direction via a mechanism that can be slid in the vertical direction and that can be changed in the vertical direction and a mechanism that is slidable in the horizontal direction and that can be changed in angle with respect to the lower mold mounting plate 16 that can change the inclination angle. May be connected. Further, the lower mold 13 may be movable in a direction orthogonal to the X direction. Furthermore, the lower mold tilting means 61 may be provided in the press device 14. In that case, the material supply device 15 enters the press device 14 and places the material on the lower mold 13.
また本実施形態では、下型13の両側にバイブレータ67が取付けられている。バイブレータ67は、本発明にとって必須の要素ではないが、下型13に供給された溶融材料Mの流動を促進する目的のものである。バイブレータ67の種類、個数、周波数は限定されず、取付位置も下型取付板16等に設けたものでもよい。 In the present embodiment, vibrators 67 are attached to both sides of the lower mold 13. The vibrator 67 is not an essential element for the present invention, but is intended to promote the flow of the molten material M supplied to the lower mold 13. The type, number, and frequency of the vibrator 67 are not limited, and the attachment position may be provided on the lower die attachment plate 16 or the like.
次に図1および図2により材料供給装置15について説明する。材料加熱手段でもある材料供給装置15は、移動装置35により、下型13の移動装置17および移動方向と略水平面上において交差方向に移動可能となっている。本実施形態において材料供給装置15は、下型13の移動方向であるX方向に直交するY方向に移動される。しかし材料供給装置の移動方向は限定されない。 Next, the material supply device 15 will be described with reference to FIGS. The material supply device 15, which is also a material heating means, can be moved by the moving device 35 in a direction intersecting the moving device 17 and the moving direction of the lower mold 13 on a substantially horizontal plane. In the present embodiment, the material supply device 15 is moved in the Y direction orthogonal to the X direction, which is the moving direction of the lower mold 13. However, the moving direction of the material supply device is not limited.
図1に示されるように材料供給装置15の移動装置35は、ベースまたは床面上に2本のガイドレール36が設けられ、ガイドレール36上を材料供給装置15の基台37が移動可能となっている。またベースまたは床面上には、ボールネジ38が回転可能に配置され、基台37に固定されたボールネジナット50が前記ボールネジ38に挿通されている。またボールネジ38の端部近傍には従動プーリ39が固定され、サーボモータ40の駆動プーリ41との間にはタイミングベルト42が掛け渡されている。従ってサーボモータ40の駆動により、材料供給装置15の基台37と図示しないボールネジナットとが直線運動されるようになっている。なお移動装置35は、基台37と移動装置17の側面の間に取り付けてもよく、構造については限定されない。 As shown in FIG. 1, the moving device 35 of the material supply device 15 is provided with two guide rails 36 on the base or floor surface, and the base 37 of the material supply device 15 can move on the guide rail 36. It has become. A ball screw 38 is rotatably disposed on the base or floor surface, and a ball screw nut 50 fixed to the base 37 is inserted through the ball screw 38. A driven pulley 39 is fixed near the end of the ball screw 38, and a timing belt 42 is stretched between the servo pulley 40 and the driving pulley 41. Therefore, by driving the servo motor 40, the base 37 of the material supply device 15 and a ball screw nut (not shown) are linearly moved. The moving device 35 may be attached between the base 37 and the side surface of the moving device 17, and the structure is not limited.
材料供給装置15の基台37上に載置されているのは、射出成形機の射出装置と略同じ機能を有する可塑機能と射出機能を有する装置である。基台37上に固定的に立設された前プレート43には材料加熱手段であるヒータが取付けられた加熱筒44が挿通されている。また前プレート43には垂直方向に成形材料の供給口45が設けられ、供給口45の下方は加熱筒44の孔を通じて加熱筒内部に連通している。また供給口45の上方には、フィードスクリュを有する成形材料フィード装置46が接続されている。加熱筒44の先端にはヒータが取付けられたノズル47が取付けられている。本実施形態のノズル47の先端には、供給孔48が下方を向けられたダイ49が取付けられている。ダイ49の供給孔48は所定の幅と長さを有している。そしてノズル47の先端に取付られるダイ49の部分は、下型13のキャビティ面34の形状や面積に応じて最適なものに交換可能となっている。またダイ49は、溶融材料Mの流動性や溶融材料Mに含まれる炭素繊維等の切れ等の問題から、成形材料によっても異なるダイ49に交換される。ノズル47の先端のダイ49またはその手前のノズル47の部分には、流路を開閉するバルブ(図示せず)が設けられることが多い。 Mounted on the base 37 of the material supply device 15 is a device having a plastic function and an injection function having substantially the same functions as the injection device of the injection molding machine. A heating cylinder 44 to which a heater as a material heating means is attached is inserted into a front plate 43 that is fixedly erected on the base 37. The front plate 43 is provided with a supply port 45 for the molding material in the vertical direction, and the lower part of the supply port 45 communicates with the inside of the heating cylinder through the hole of the heating cylinder 44. A molding material feed device 46 having a feed screw is connected above the supply port 45. A nozzle 47 to which a heater is attached is attached to the tip of the heating cylinder 44. A die 49 with a supply hole 48 directed downward is attached to the tip of the nozzle 47 of this embodiment. The supply hole 48 of the die 49 has a predetermined width and length. The portion of the die 49 attached to the tip of the nozzle 47 can be replaced with an optimum one according to the shape and area of the cavity surface 34 of the lower mold 13. Also, the die 49 is exchanged for a different die 49 depending on the molding material due to problems such as fluidity of the molten material M and breakage of carbon fibers contained in the molten material M. A valve (not shown) for opening and closing the flow path is often provided in the die 49 at the tip of the nozzle 47 or the portion of the nozzle 47 in front of it.
前プレート43の後方には所定の距離を隔てて前プレートと平行に後プレート51が設けられている。前プレート51の前面側の加熱筒44の両側には、それぞれ射出用のサーボモータ52が設けられ、後プレート51の両側にもそれぞれボールネジナット53が設けられている。そして前記サーボモータ52の駆動軸に直結されるボールネジ54が前記ボールネジナット53に挿通されている。また加熱筒44の内部には逆流防止弁が取付けられた射出成形用として一般的なスクリュ(図示せず)が配置されて、スクリュの軸の後端は、スリーブやカップリング等を介して後プレート51の後面に固定された計量用のサーボモータ55の駆動軸に固定されている。 A rear plate 51 is provided behind the front plate 43 at a predetermined distance in parallel with the front plate. Servo motors 52 for injection are provided on both sides of the heating cylinder 44 on the front side of the front plate 51, and ball screw nuts 53 are provided on both sides of the rear plate 51, respectively. A ball screw 54 directly connected to the drive shaft of the servo motor 52 is inserted through the ball screw nut 53. A general screw (not shown) for injection molding, to which a backflow prevention valve is attached, is disposed inside the heating cylinder 44, and the rear end of the screw shaft is connected to the rear via a sleeve, a coupling, or the like. It is fixed to the drive shaft of a measuring servo motor 55 fixed to the rear surface of the plate 51.
従って加熱筒内のスクリュは、前記計量用のサーボモータ55の駆動により回転され、射出用のサーボモータ52の駆動により、前後進されるようになっている。なお材料供給装置15の構造は前記したものに限定されず、3枚のプレートを有するものでもよく、射出用のサーボモータは1個でもよい。また射出用や計量用の駆動源は油圧を用いたものでもよい。更には溶融材料Mをプランジャで押出す材料供給装置や、加熱筒内のスクリュが回転のみして溶融材料を押出す押出式の材料供給装置を材料供給装置として用いてもよい。 Accordingly, the screw in the heating cylinder is rotated by driving the metering servo motor 55 and is moved forward and backward by driving the injection servo motor 52. The structure of the material supply device 15 is not limited to the one described above, and may have three plates, and one injection servomotor may be used. The drive source for injection or metering may use hydraulic pressure. Furthermore, a material supply device that extrudes the molten material M with a plunger, or an extrusion-type material supply device that extrudes the molten material by only rotating the screw in the heating cylinder may be used as the material supply device.
次に本実施形態の圧縮成形装置11を用いた圧縮成形について説明する。本実施形態では使用される材料として熱可塑性樹脂(たとえばポリカーボネート)に炭素繊維を配合した溶融材料Mを使用した例について記載する。成形材料としては、熱可塑性樹脂の場合は、ポリカーボネートの他、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ABS、PEEK等の少なくとも一種類の樹脂が選ばれる。また熱硬化性樹脂の場合は、エポキシ、ポリウレタン、フェノール等の少なくとも一種類の樹脂から選ばれ、熱可塑性と熱硬化性樹脂の混合樹脂でもよい。また溶融材料としては、繊維材料を使用したものでは、炭素繊維の他、ガラス繊維、植物繊維、化学繊維等の別の繊維を含有するものや、カーボンと樹脂の混合物などがあげられる。また本発明は、樹脂材料のみの成形にも使用できる。 Next, compression molding using the compression molding apparatus 11 of this embodiment will be described. In the present embodiment, an example in which a molten material M in which carbon fiber is blended with a thermoplastic resin (for example, polycarbonate) is used will be described. As the molding material, in the case of a thermoplastic resin, at least one kind of resin such as polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyamide, ABS, and PEEK is selected in addition to polycarbonate. In the case of a thermosetting resin, it is selected from at least one kind of resin such as epoxy, polyurethane and phenol, and may be a mixed resin of thermoplastic and thermosetting resin. As the molten material, those using fiber materials include carbon fibers, other fibers such as glass fibers, plant fibers, and chemical fibers, and a mixture of carbon and resin. The present invention can also be used for molding only resin materials.
成形の手順としてはまず、プレス装置14が型開された状態で、サーボモータ28が駆動されてボルスタ26、下型取付板16、および下型13がプレス装置14の外部の供給位置a1へ移動され、一旦位置決め停止される。下型13の供給位置a1への移動までに材料供給装置15は計量用のサーボモータ40を回転させるとともに射出用のサーボモータ52で背圧を加えて、加熱筒44内のスクリュの前方への溶融材料Mである炭素繊維含有のポリカーボネート樹脂の計量(貯留)が行われ、供給位置a1で待機している。材料供給装置15は、計量中から供給位置a1の上方でのノズル47および供給孔48が停止されていてもよく、計量時は後退していて下型13の移動と前後してY軸方向に沿って前進移動されるようにしてもよい。 As a molding procedure, first, in a state where the press device 14 is opened, the servo motor 28 is driven to move the bolster 26, the lower die mounting plate 16, and the lower die 13 to the supply position a1 outside the press device 14. The positioning is stopped once. Before the lower mold 13 is moved to the supply position a1, the material supply device 15 rotates the measuring servo motor 40 and applies a back pressure by the injection servo motor 52 to the front of the screw in the heating cylinder 44. Weighing (reserving) the carbon fiber-containing polycarbonate resin, which is the molten material M, is waiting at the supply position a1. In the material supply device 15, the nozzle 47 and the supply hole 48 above the supply position a1 may be stopped during the measurement. The material supply device 15 is retracted at the time of measurement, and moves back and forth with the movement of the lower mold 13 in the Y-axis direction. You may make it move forward along.
そして次に下型傾斜手段61の昇降用シリンダ63の各ロッド63aを同時に伸長させて保持板62を上昇させ、下型取付板16と当接させ、下型取付板16の係合部16cと保持板62の係合突起62aを係合させた上で更に上昇させることにより、ボルスタ26に載置された下型取付板16を上方へ持ち上げることができる。そしてその後に各昇降用シリンダ63へ別個に指示を送ってロッド63aの伸長度を異ならせることにより、下型13およびそのキャビティ面34を自在に傾斜させることができる。そして前記下型13のキャビティ面34の上に材料供給装置15から溶融材料Mである炭素繊維を含有した樹脂が供給される。溶融材料Mの供給は、材料供給装置15のノズル47の図示しないバルブが開かれ、射出用のサーボモータ52が駆動されてスクリュが前進移動され、ダイ49の供給孔48から溶融材料Mが落下されることにより行われる。そのことによりキャビティ面に落下された樹脂材料Mは、キャビティ面34が傾斜している場合は、重力に沿って傾斜面の下方側に向けてゆっくり流れる。またこの際にバイブレータ67を用いることにより流動が促進される。 Then, the rods 63a of the elevating cylinder 63 of the lower mold inclining means 61 are simultaneously extended to raise the holding plate 62 and come into contact with the lower mold mounting plate 16, and the engaging portion 16c of the lower mold mounting plate 16 and The lower mold mounting plate 16 placed on the bolster 26 can be lifted upward by further raising the engagement protrusion 62a of the holding plate 62 after engaging. Then, by separately sending an instruction to each lifting cylinder 63 to change the extension degree of the rod 63a, the lower mold 13 and its cavity surface 34 can be freely tilted. A resin containing carbon fiber, which is the molten material M, is supplied from the material supply device 15 onto the cavity surface 34 of the lower mold 13. As for the supply of the molten material M, the valve (not shown) of the nozzle 47 of the material supply device 15 is opened, the injection servo motor 52 is driven, the screw is moved forward, and the molten material M falls from the supply hole 48 of the die 49. Is done. When the cavity surface 34 is inclined, the resin material M dropped onto the cavity surface thereby flows slowly toward the lower side of the inclined surface along the gravity. At this time, the flow is promoted by using the vibrator 67.
この際に材料供給装置15と下型取付板16および下型13の少なくとも一方を移動させながら溶融材料Mの供給を行うことが好ましい。本実施形態では、材料供給装置15はY方向に移動可能であり、下型13はX方向への移動機能を付加することによりX方向へ移動可能となる。また前記したように溶融材料Mの供給の際、下型13はキャビティ面34が加熱されていることが望ましい。 At this time, it is preferable to supply the molten material M while moving at least one of the material supply device 15, the lower mold attachment plate 16 and the lower mold 13. In the present embodiment, the material supply device 15 can move in the Y direction, and the lower mold 13 can move in the X direction by adding a moving function in the X direction. As described above, it is desirable that the cavity surface 34 of the lower mold 13 is heated when the molten material M is supplied.
本発明における下型13の傾斜パターンについては種々のものが想定される。一例としては(1)溶融材料Mの載置前から下型13を傾斜させておくもの。(2)下型13への溶融材料Mの載置前は、下型13を傾斜させずに、材料供給装置15から溶融材料Mが載置され始めてから下型13を傾斜させるもの。(3)下型13への溶融材料Mの載置前および載置中は、下型13を傾斜させずに、材料供給装置15から溶融材料Mの載置が完了されてから下型13を傾斜させるものが考えられる。また上記それぞれにおいては、下型13の傾斜角度の変更は1回または複数回のいずれでもよい。そしてプレス装置14に下型13を取付けて成形が開始されるまでには下型13は一旦、平衡状態に戻される。 Various inclination patterns of the lower mold 13 in the present invention are assumed. As an example, (1) the lower mold 13 is inclined before the molten material M is placed. (2) Before the molten material M is placed on the lower mold 13, the lower mold 13 is tilted after the molten material M starts to be loaded from the material supply device 15 without tilting the lower mold 13. (3) Before and during placement of the molten material M on the lower mold 13, the lower mold 13 is moved after the placement of the molten material M from the material supply device 15 is completed without tilting the lower mold 13. What can be inclined is considered. In each of the above, the inclination angle of the lower mold 13 may be changed once or a plurality of times. The lower die 13 is once returned to the equilibrium state until the lower die 13 is attached to the press device 14 and molding is started.
成形品との関係における下型傾斜手段61の使用方法については次のような場合が考えられる。即ち、(a)下型13のキャビティ面34に傾斜面や曲面がある場合に、傾斜状態のまま溶融材料Mを供給すると、傾斜面等の溶融材料Mが一定厚みに供給できなかったり、供給したものが流れて薄くなったりして上手く載置できない場合がある。そういった場合に、傾斜面等を水平にした状態で溶融材料Mを供給することにより、傾斜面等と他の部分との溶融材料Mの供給量に差が発生しにくくなる。(b)キャビティ面34の形状が複雑であったりノズル47の供給孔48の形状と合致していないような場合で、キャビティ面34の各端部まで溶融材料Mが供給できない場合。一旦キャビティ面34の周辺を除く部分に供給した溶融材料Mを下型13の傾斜を利用して、キャビティ面34の端部まで流動させる。(3)成形品の厚みが一方と他方とで異なる場合、ノズル47からの溶融材料Mの供給が均一な厚みで行われると肉厚部分の溶融材料Mの板厚が所望の厚みにならなかったり、肉薄部分の板厚が薄くなったりするという問題があるので、肉厚の厚い側に溶融材料Mが流れるように下型13を傾けることにより、溶融材料Mの厚みが成形品の厚みとほぼ合致した肉厚となるようにする。なお下型13の傾斜角度と傾斜時間は、成形品や樹脂材料Mの種類により適宜に選択されるが、一例として0〜30度、より望ましくは0〜15度に傾斜角度変更がなされるようにしてもよい。 Regarding the usage method of the lower mold tilting means 61 in relation to the molded product, the following cases can be considered. That is, (a) when the cavity surface 34 of the lower mold 13 has an inclined surface or a curved surface, if the molten material M is supplied in an inclined state, the molten material M such as the inclined surface cannot be supplied at a constant thickness or supplied. May flow and become thin and cannot be placed properly. In such a case, by supplying the molten material M in a state where the inclined surface or the like is horizontal, a difference in the supply amount of the molten material M between the inclined surface or the other part is less likely to occur. (B) When the shape of the cavity surface 34 is complicated or does not match the shape of the supply hole 48 of the nozzle 47, and the molten material M cannot be supplied to each end of the cavity surface 34. The molten material M once supplied to the portion excluding the periphery of the cavity surface 34 is caused to flow to the end of the cavity surface 34 using the inclination of the lower mold 13. (3) When the thickness of the molded product is different between one and the other, if the molten material M is supplied from the nozzle 47 with a uniform thickness, the thickness of the thick portion of the molten material M does not reach the desired thickness. Or the thickness of the melted material M is equal to the thickness of the molded product by inclining the lower mold 13 so that the melted material M flows on the thicker side. Make the thickness almost the same. The inclination angle and the inclination time of the lower mold 13 are appropriately selected depending on the type of the molded product and the resin material M, but as an example, the inclination angle is changed to 0 to 30 degrees, more preferably 0 to 15 degrees. It may be.
また溶融材料Mは上記したように炭素繊維等との混合した状態での供給が想定されるが、最初に炭素繊維、プリプレグ等の層を供給した上から溶融材料Mを供給するものや、下型13を傾斜させて溶融材料Mの分布が最適な状態とした上に、炭素繊維、プリプレグ等の別の層を供給するものでもよい。その場合、最初に繊維等を含まない溶融樹脂Aを供給してから下型13を傾斜させ、その後に供給される溶融樹脂Bも繊維等を含まないもの等も含まれる。 As described above, the molten material M is supposed to be supplied in a mixed state with carbon fibers and the like. However, the molten material M is first supplied after the layers such as the carbon fiber and the prepreg are supplied. The mold 13 may be inclined so that the distribution of the molten material M is in an optimum state, and another layer such as carbon fiber or prepreg may be supplied. In that case, the molten resin A that does not include fibers or the like is first supplied, and then the lower mold 13 is inclined, and the molten resin B that is subsequently supplied also includes those that do not include fibers or the like.
更には溶融材料Mは下型13に供給された際には固体状態または半溶融状態のプリプレグ等であってもよい。その場合に材料加熱手段である赤外線加熱装置や下型13のヒータ等によりプリプレグ等が溶融状態にされるが、溶融状態にした後または溶融状態している途中で下型13を下型傾斜手段61により傾斜させて溶融材料Mを流動させるものでもよい。 Furthermore, the molten material M may be a solid or semi-molten prepreg when supplied to the lower mold 13. In this case, the prepreg and the like are brought into a molten state by an infrared heating device as a material heating means, a heater of the lower die 13 or the like, but the lower die 13 is tilted after the molten state or in the middle of the molten state. The molten material M may be caused to flow by being inclined by 61.
そして加熱筒44内のスクリュが所定位置まで前進されると、ノズル47のバルブが閉鎖され、下型13上のキャビティ面34への溶融材料Mの供給が終了される。本実施形態では次に下型傾斜手段61の全ての昇降用シリンダ63の各ロッド63aが完全に退縮されて保持板62が下降されて、下型取付板16がボルスタ26の段差26aに載置される。そして下型取付板16とボルスタ26はロックされることが望ましい。次に下型13の移動装置17のサーボモータ28が駆動され、ボルスタ26と下型取付板16と下型13がプレス装置14の加圧位置a2に移動される。 When the screw in the heating cylinder 44 is advanced to a predetermined position, the valve of the nozzle 47 is closed, and the supply of the molten material M to the cavity surface 34 on the lower mold 13 is finished. In this embodiment, the rods 63 a of all the lifting cylinders 63 of the lower mold tilting means 61 are then completely retracted, the holding plate 62 is lowered, and the lower mold mounting plate 16 is placed on the step 26 a of the bolster 26. Is done. The lower mold mounting plate 16 and the bolster 26 are preferably locked. Next, the servo motor 28 of the moving device 17 of the lower die 13 is driven, and the bolster 26, the lower die attaching plate 16, and the lower die 13 are moved to the pressurizing position a2 of the press device 14.
プレス装置14の加圧位置a2においてボルスタ26および下型取付板16は位置決め停止され、更に図示しない位置決めピン等で固定される。本実施形態では、下型傾斜手段61の昇降用シリンダ63のロッド63aを退縮させて一旦下型13を平衡状態にしてからプレス装置14へボルスタ26、下型取付板16、下型13を搬入するが、下型13を傾斜状態のままプレス装置14に搬入するものでもよい。 The bolster 26 and the lower die attachment plate 16 are stopped at the pressurization position a2 of the press device 14, and further fixed by positioning pins or the like (not shown). In the present embodiment, the rod 63 a of the lifting cylinder 63 of the lower mold tilting means 61 is retracted to temporarily bring the lower mold 13 into an equilibrium state, and then the bolster 26, the lower mold mounting plate 16, and the lower mold 13 are carried into the press device 14. However, the lower mold 13 may be carried into the press device 14 in an inclined state.
そしてプレス装置14へ搬入されたボルスタ26は、固定盤18に対して図示しないクランパにより固定される。そして次に型開閉シリンダ24が作動して上型12が下降し、上型の凸部が下型13の凹部と嵌合されるかその直前で、ハーフナット25が作動されてハーフナット25とメカニカルラム23の係合溝が係合される。そして次に型締シリンダ22が駆動される。その際に下型取付板16と固定盤18とは密着され、加圧力が固定盤18に伝達されることは上記した通りである。 The bolster 26 carried into the press device 14 is fixed to the fixed platen 18 by a clamper (not shown). Then, the mold opening / closing cylinder 24 is actuated to lower the upper mold 12, and the half nut 25 is actuated immediately before the upper mold convex part is fitted into the concave part of the lower mold 13. The engaging groove of the mechanical ram 23 is engaged. Then, the mold clamping cylinder 22 is driven. At this time, the lower mold attachment plate 16 and the fixed platen 18 are brought into close contact with each other, and the applied pressure is transmitted to the fixed platen 18 as described above.
そして下型13の凹部のキャビティ面34と上型のキャビティ面の凸部が嵌合されてその間に形成されたキャビティ内で溶融材料Mは圧縮され、附形される。なお下型13と上型12とが当初加熱されている場合は、圧縮されている途中から冷却に切換えられ、溶融材料Mの冷却固化が促進される。そして所定時間が経過するとプレス装置14の型締シリンダ22および型開閉シリンダ24が型開方向に作動して、下型13から上型12が上昇し、成形品が取出し可能となる。なお上型12はプレス装置14に固定的に取付られていてプレス装置14内で下型13と型閉されるのが一般的であるが、型開閉機能を有する下型と上型の組合せがプレス装置14の外部に移動できるものや溶融材料Mが供給された下型13上に対してプレス装置14とは別の位置で上型12を型閉するものでもよい。またプレス装置14における圧縮成形の場合もバイブレータ67を作動させてもよい。 Then, the cavity surface 34 of the concave portion of the lower mold 13 and the convex portion of the cavity surface of the upper mold are fitted, and the molten material M is compressed and shaped in the cavity formed therebetween. In addition, when the lower mold | type 13 and the upper mold | type 12 are initially heated, it switches to cooling from the middle of being compressed, and the cooling solidification of the molten material M is accelerated | stimulated. When a predetermined time elapses, the mold clamping cylinder 22 and the mold opening / closing cylinder 24 of the press device 14 operate in the mold opening direction, and the upper mold 12 rises from the lower mold 13 so that the molded product can be taken out. The upper die 12 is fixedly attached to the pressing device 14 and is generally closed with the lower die 13 in the pressing device 14, but a combination of a lower die and an upper die having a die opening / closing function is available. The upper die 12 may be closed at a position different from the press device 14 with respect to the lower die 13 to which the molten material M is supplied or that can move to the outside of the press device 14. The vibrator 67 may also be operated in the case of compression molding in the press device 14.
本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明に用いられる成形材料は、炭素繊維、ガラス繊維、その他の繊維等を含む樹脂材料が想定されるがそれらに限定されず、一例としてセラミックス、含水有機材料等の成形材料も用いることができる。従ってセラミックス等では材料は溶融状態ではなくて流動状態となる。 The present invention is not enumerated one by one, but is not limited to that of the above-described embodiment, and it goes without saying that those skilled in the art also apply modifications made in accordance with the spirit of the present invention. is there. The molding material used in the present invention is assumed to be a resin material including carbon fiber, glass fiber, and other fibers, but is not limited thereto. For example, a molding material such as ceramics or water-containing organic material can also be used. . Therefore, in ceramics or the like, the material is not in a molten state but in a fluid state.
11 圧縮成形装置
12 上型
13 下型
14 プレス装置
15 材料供給装置(材料加熱手段)
16 下型取付板
17 移動装置
18 固定盤
21 可動盤
26 ボルスタ
34 キャビティ面
47 ノズル
48 供給孔
61 下型傾斜手段
63 昇降用シリンダ
64,66 球面軸受
M 溶融材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Compression molding apparatus 12 Upper mold | type 13 Lower mold | type 14 Press apparatus 15 Material supply apparatus (material heating means)
16 Lower die mounting plate 17 Moving device 18 Fixed platen 21 Movable platen 26 Bolster 34 Cavity surface 47 Nozzle 48 Supply hole 61 Lower die tilting means 63 Lifting cylinders 64, 66 Spherical bearing M Molten material
本発明は、型開された下型に対して材料供給装置により材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置に関するものである。 The present invention relates to a compression molding apparatus that supplies a material to a lower mold that has been opened by a material supply apparatus, and then closes the lower mold and the upper mold to compress the molten material.
樹脂等の溶融材料を型内で圧縮して成形する方法としては、型閉されたキャビティ内に溶融材料を射出装置から射出し、更に圧縮する射出圧縮成形方法が知られている。しかし前記射出圧縮成形方法は、射出時に溶融材料に高圧が掛かり繊維材料等が損傷を受ける場合があるという問題や溶融材料の流動性が悪い場合に射出時に充填が困難な場合があるという問題があり、型を開いた状態で溶融材料を下型のキャビティ面に供給後に上型と下型を閉鎖して圧縮を行う圧縮成形方法も知られている。後者の圧縮成形方法の場合、ポットから比較的硬めで原型を留めた溶融材料が型内に供給されるトランスファ成形とも呼ばれる圧縮成形と、射出装置または押出装置から流動状態の溶融材料が型内に供給されるスタンピング成形とも呼ばれる圧縮成形がある。 As a method for compressing and molding a molten material such as a resin in a mold, an injection compression molding method is known in which a molten material is injected from an injection device into a closed cavity and further compressed. However, the injection compression molding method has a problem that high pressure is applied to the molten material at the time of injection and the fiber material may be damaged, and there is a problem that filling may be difficult at the time of injection when the flowability of the molten material is poor. There is also known a compression molding method in which the molten material is supplied to the cavity surface of the lower mold while the mold is opened, and then the upper mold and the lower mold are closed to perform compression. In the case of the latter compression molding method, compression molding, which is also called transfer molding, in which a molten material that is relatively hard and retains the original mold from the pot is supplied into the mold, and the molten material in a fluid state from the injection device or the extrusion device is placed in the mold. There is compression molding, also called stamping molding.
このようなスタンピング成形を行うものとして特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1では、下型をプレス装置(圧縮成形装置)の外へ搬出して溶融材料を供給するので、プレス装置の型開間隔を小さくすることができるというメリットや、材料供給装置(スクリュ式射出装置)やそのノズルの大きさや形状について制約を受けないというメリットがある。 What is described in patent document 1 as what performs such stamping shaping | molding is known. In Patent Document 1, since the lower mold is carried out of the press apparatus (compression molding apparatus) and the molten material is supplied, the advantage that the mold opening interval of the press apparatus can be reduced and the material supply apparatus (screw type) There is an advantage that there is no restriction on the size and shape of the injection device) and its nozzle.
また特許文献1では、下型を加熱用コイルで加熱することにより、供給した溶融材料の温度が低下しないようにすることが記載されている。更に特許文献1では下型はX軸およびY軸方向に移動可能となっているので、材料供給装置の側を移動させなくても、下型上の任意の位置に溶材料供給装置から溶融材料を供給することができるようになっている。 Patent Document 1 describes that the temperature of the supplied molten material is not lowered by heating the lower mold with a heating coil. Further, in Patent Document 1, since the lower mold is movable in the X-axis and Y-axis directions, the molten material can be moved from the molten material supply apparatus to an arbitrary position on the lower mold without moving the material supply apparatus side. Can be supplied.
しかしながら特許文献1では、以下のような場合に溶融材料の供給が最適な状態で行えない場合があった。即ち下型のキャビティ面に傾斜面や曲面があると、均一に溶融材料を供給しにくい場合や、下型の傾斜面や曲面に供給した樹脂が流動してしまい供給時の供給分布と異なる場合があるという問題があった。また供給されるキャビティ面が急傾斜面である場合、供給装置を同じ速度で水平移動させながら溶融材料を供給すると、前記急傾斜面では面積あたりに供給される溶融材料の量(厚み)が少なくなってしまうという問題があった。 However, in Patent Document 1, in some cases, the molten material cannot be supplied in an optimal state. That is, if there is an inclined surface or curved surface on the cavity surface of the lower mold, it may be difficult to supply the molten material uniformly, or the resin supplied to the inclined surface or curved surface of the lower mold may flow and be different from the supply distribution at the time of supply There was a problem that there was. When the cavity surface to be supplied is a steeply inclined surface, if the molten material is supplied while horizontally moving the supply device at the same speed, the amount (thickness) of the molten material supplied per area is small on the steeply inclined surface. There was a problem of becoming.
そしてまた材料供給装置からの供給は、キャビティ面とノズルの供給孔の形状によっては、キャビティ面端部まで溶融材料の供給が出来ない場合があった。その場合は、キャビティ面中央寄りに供給した溶融材料をプレス装置で押圧して端部まで流動させて成形を行うが、端部側のほうが板厚が薄くなったり、成形品が均一な材質にならない場合があるという問題があった。 Further, depending on the shape of the cavity surface and the nozzle supply hole, the material supply device may not be able to supply the molten material to the end of the cavity surface. In that case, the molten material supplied closer to the center of the cavity surface is pressed with a press device to flow to the end, and molding is performed, but the end side is thinner, or the molded product is made of a uniform material. There was a problem that it might not be.
更には成形品の厚みが一方と他方とで異なる場合、ノズルからの溶融材料の供給が均一な厚みで行われると肉厚部分の板厚が所望の厚みが得られなかったり、肉薄部分の板厚が所望の薄さが得られなかったりするという問題があった。これらの問題は、材料加熱手段でもある材料供給装置により溶融材料を下型に供給する場合のみならず、固形、半溶融状態の板状体(通常は均等板厚)を下型に供給し、下型上で前記板状体を溶融させるものについても同じことが言え、肉厚部分と肉薄部分が良好に成形できない場合があった。 Furthermore, when the thickness of the molded product is different between one and the other, if the molten material is supplied from the nozzle with a uniform thickness, the plate thickness of the thick portion cannot be obtained, or the plate of the thin portion is not obtained. There was a problem that the desired thickness could not be obtained. These problems are not only caused when the molten material is supplied to the lower mold by the material supply device which is also a material heating means, but a solid, semi-molten plate (usually a uniform plate thickness) is supplied to the lower mold, The same can be said for what melts the plate-like body on the lower mold, and the thick part and the thin part may not be molded well.
また特に炭素繊維と樹脂の混合材料の成形においては、炭素繊維に溶融樹脂を含浸させるためには、低粘度の樹脂を使用したほうが好ましい場合が多い。そして炭素繊維を含む樹脂でも樹脂中の炭素繊維の比率により相違するが、樹脂中の炭素繊維の比率が低い材料の場合は傾斜面に前記材料を溶融状態で供給すると、溶融状態の前記材料全体の流動が発生する可能性がある。また樹脂中の炭素繊維の比率が高くて粘度の低い樹脂との混合材料の場合は傾斜面に前記材料を溶融状態で供給すると、溶融状態の樹脂の部分が繊維の部分よりも特に流動する可能性がある。その場合は部分によって樹脂と炭素繊維の比率が相違してしまい成形品に影響が出る。 In particular, in molding a mixed material of carbon fiber and resin, it is often preferable to use a low-viscosity resin in order to impregnate the carbon fiber with a molten resin. And even if the resin containing carbon fiber is different depending on the ratio of carbon fiber in the resin, in the case of a material with a low ratio of carbon fiber in the resin, if the material is supplied in a molten state to the inclined surface, the entire material in the molten state May occur. In addition, in the case of a mixed material with a resin having a high carbon fiber ratio and a low viscosity, if the material is supplied in a molten state to an inclined surface, the molten resin portion can flow more than the fiber portion. There is sex. In that case, the ratio of the resin and the carbon fiber is different depending on the part, which affects the molded product.
そこで本発明の圧縮成形装置は、型開された下型に対して材料供給装置により材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、成形に際して良好な状態となるように下型上に溶融材料を分布させることができる圧縮成形装置を提供することを目的とする。 Therefore compression molding apparatus of the present invention, the material supply by a material supply device relative to the mold opening has been lower mold in a subsequent compression molding apparatus for compressing the molten material by closing the lower mold and the upper mold, the molding An object of the present invention is to provide a compression molding apparatus capable of distributing a molten material on a lower mold so as to be in a good state.
本発明の請求項1に記載の圧縮成形装置は、型開された下型に対して材料供給装置により材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記材料を圧縮する圧縮成形装置において、
材料を溶融状態にする材料加熱手段と、溶融状態の材料を載置前または載置後の下型を自在な方向に傾斜可能である下型傾斜手段とを備えたことを特徴とする。
The compression molding apparatus according to claim 1 of the present invention is a compression molding apparatus that supplies a material to a lower mold that has been opened by a material supply apparatus, and then compresses the material by closing the lower mold and the upper mold. In the device
Material heating means for bringing the material into a molten state, and lower mold inclination means for tilting the lower mold before or after placing the material in the molten state in any direction are provided.
本発明の請求項2に記載の圧縮成形装置は、請求項1において、前記材料供給装置により供給される材料は、炭素繊維と樹脂の混合材料であることを特徴とする。 A compression molding apparatus according to a second aspect of the present invention is the compression molding apparatus according to the first aspect, wherein the material supplied by the material supply apparatus is a mixed material of carbon fiber and resin .
本発明の圧縮成形装置は、型開された下型に対して材料供給装置により材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記材料を圧縮する圧縮成形装置において、材料を溶融状態にする材料加熱手段と、溶融状態の材料を載置前または載置後の下型を自在な方向に傾斜可能である下型傾斜手段とを備えているので、成形に際して良好な状態となるように下型上に溶融材料を分布させることができる。 The compression molding apparatus of the present invention melts the material in the compression molding apparatus that supplies the material to the opened lower mold by the material supply apparatus, and then closes the lower mold and the upper mold to compress the material. It has a material heating means for bringing it into a state, and a lower mold tilting means capable of tilting the lower mold before or after placing the molten material in a free direction, so that it is in a good state at the time of molding. Thus, the molten material can be distributed on the lower mold.
図1ないし図4により本実施形態の圧縮成形装置11について説明する。本実施形態の圧縮成形装置11は、炭素繊維を含有する樹脂が溶融された溶融材料Mを上型12と下型13の間で圧縮するプレス装置14と、前記溶融材料Mの材料供給装置15が設けられている。そしてプレス装置14と材料供給装置15による供給位置a1の間には下型13の移動装置17が設けられている。 The compression molding apparatus 11 of this embodiment will be described with reference to FIGS. The compression molding apparatus 11 of the present embodiment includes a press apparatus 14 that compresses a molten material M in which a resin containing carbon fiber is melted between an upper mold 12 and a lower mold 13, and a material supply apparatus 15 for the molten material M. Is provided. A moving device 17 for the lower mold 13 is provided between a supply position a <b> 1 by the press device 14 and the material supply device 15.
プレス装置14について説明すると、図1、図2に示されるように、下盤である固定盤18の四隅近傍には4本のタイバ19が立設されており、タイバ19の上部は、上盤である受圧盤20の四隅近傍に固定されている。また固定盤18と受圧盤20の間には、可動盤21がタイバ19に挿通されて上下方向に移動可能となっている。受圧盤20には加圧機構である圧縮用シリンダ22が設けられ、圧縮用シリンダ22のラムにはハーフナット25が取付けられ、可動盤21の背面に固定されたメカニカルラム23と係合可能となっている。また受圧盤20と可動盤21の間には型開閉機構である型開閉シリンダ24が設けられている。なお圧縮用シリンダ22は、各タイバ19の部分に設けられ平行制御を行えるものでもよい。更に圧縮用シリンダ22および型開閉シリンダ24は電動機構を用いたものでもよく、例えばトグル機構により圧縮成形を行うプレス装置であってもよい。 The press device 14 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, four tie bars 19 are erected in the vicinity of the four corners of a fixed plate 18 as a lower plate, and the upper portion of the tie bar 19 is an upper plate. Are fixed in the vicinity of the four corners of the pressure receiving plate 20. Further, a movable platen 21 is inserted between the fixed platen 18 and the pressure receiving plate 20 through the tie bar 19 so as to be movable in the vertical direction. The pressure receiving plate 20 is provided with a compression cylinder 22 as a pressurizing mechanism, and a half nut 25 is attached to the ram of the compression cylinder 22 so that it can be engaged with a mechanical ram 23 fixed to the back surface of the movable platen 21. It has become. A mold opening / closing cylinder 24 that is a mold opening / closing mechanism is provided between the pressure receiving plate 20 and the movable platen 21. Note that the compression cylinder 22 may be provided at each tie bar 19 to perform parallel control. Further, the compression cylinder 22 and the mold opening / closing cylinder 24 may use an electric mechanism, for example, a press device that performs compression molding by a toggle mechanism.
プレス装置14の可動盤21の下面には上型12が取付け可能となっている。また固定盤18の上面の加圧位置a2には下型13が固定可能となっている。プレス装置14の下型13は、ボルスタ26内に挿入される下型取付板16に取付けられ、プレス装置14の内部の加圧位置a2を含み加圧位置a2とプレス装置14の外部の供給位置a1の間で、図1における一側および他側方向であるX方向に移動可能なものである。そして固定盤18の一側(図1において左側)には、下型13の移動装置17が連結・固定されている。前記下型13の移動装置17の上面は、固定盤18の上面と同じ高さとなっており、下型13を移動させるための2本のガイドレール27が両方の上面に亘って設けられている。そして前記ガイドレール27に沿って前記ボルスタ26が移動されるようになっている。 An upper die 12 can be attached to the lower surface of the movable platen 21 of the press device 14. In addition, the lower mold 13 can be fixed at a pressure position a2 on the upper surface of the fixed platen 18. The lower die 13 of the press device 14 is attached to a lower die attachment plate 16 inserted into the bolster 26, and includes a press position a 2 inside the press device 14 and a supply position outside the press device 14. Between a1, it can move to the X direction which is the one side and other side direction in FIG. A moving device 17 of the lower mold 13 is connected and fixed to one side (left side in FIG. 1) of the fixed platen 18. The upper surface of the moving device 17 of the lower mold 13 has the same height as the upper surface of the fixed platen 18, and two guide rails 27 for moving the lower mold 13 are provided over both upper surfaces. . The bolster 26 is moved along the guide rail 27.
図3等に示されるようにボルスタ26の中央には、下型取付板16が嵌合されるようになっている。具体的には、ボルスタ26の中央には、下型取付板16が挿入されるための四角形の貫通孔26aが縦方向に形成され、上下方向の中間には段差26bが設けられていて、段差26bから上方は下方と比較して貫通孔26aの大きさ(水平方向の断面積)が大きくなっている。一方下型取付板16は、前記貫通孔26a内に挿入される大きさであって、上下方向中間には段差16aが設けられ、段差16aよりも下方の下型取付板16の大きさ(水平方向の断面積)は上方と比較して小さくなっている。従ってボルスタ26の段差26bと下型取付板16の段差16aが当接してボルスタ26内で下型取付板16が載置される。また下型取付板16の下面16bは、移動装置17により移動される場合は、下方に向けて開放されており、プレス装置14内では、固定盤18に当接可能となる。下型取付板16の下面16bには、後述する下型傾斜手段61と嵌合するための凹状の係合部16cが形成されている。 As shown in FIG. 3 and the like, the lower die mounting plate 16 is fitted in the center of the bolster 26. Specifically, in the center of the bolster 26, a rectangular through hole 26a for inserting the lower mold attachment plate 16 is formed in the vertical direction, and a step 26b is provided in the middle in the vertical direction. The size of the through hole 26a (the cross-sectional area in the horizontal direction) is larger from the upper side than 26b compared to the lower side. On the other hand, the lower die mounting plate 16 is sized to be inserted into the through hole 26a, and a step 16a is provided in the middle in the vertical direction, and the size (horizontal) of the lower die mounting plate 16 below the step 16a. (Cross-sectional area in the direction) is smaller than the upper part. Accordingly, the step 26 b of the bolster 26 and the step 16 a of the lower mold mounting plate 16 come into contact with each other, and the lower mold mounting plate 16 is placed in the bolster 26. Further, the lower surface 16 b of the lower mold mounting plate 16 is opened downward when moved by the moving device 17, and can come into contact with the fixed plate 18 in the press device 14. On the lower surface 16b of the lower mold mounting plate 16, a concave engaging portion 16c for fitting with a lower mold tilting means 61 described later is formed.
下型13の移動装置17の駆動源はサーボモータ28であって、移動装置17の供給位置a1側の側面にサーボモータ28が固定されている。そして前記ガイドレール27と平行にボールネジ29が設けられ、ボールネジ29の一方はベアリングを介して移動装置17の上面に回転自在に固定され、他方はべリングを介して固定盤18の上面に回転自在に固定されている。また前記ベアリングよりも更に一方寄りのボールネジ29の端部近傍には従動プーリ30が固定され、サーボモータ28の駆動プーリ31との間に駆動力伝達用のタイミングベルト32が掛け渡されている。更に前記ボルスタ26の側面にはボールネジナット33が固定され、ボールネジナット33には前記ボールネジ29が挿通されている。そしてサーボモータ28が駆動されると、ボールネジ29が回転され、ボールネジナット33、ボルスタ26、下型取付板16、および下型13が一側および他側方向のX方向に直線運動されるようになっている。 The drive source of the moving device 17 of the lower mold 13 is a servo motor 28, and the servo motor 28 is fixed to the side surface of the moving device 17 on the supply position a1 side. A ball screw 29 is provided in parallel with the guide rail 27. One of the ball screws 29 is rotatably fixed to the upper surface of the moving device 17 via a bearing, and the other is rotatable to the upper surface of the stationary platen 18 via a belling. It is fixed to. A driven pulley 30 is fixed in the vicinity of the end of the ball screw 29 further to the one side than the bearing, and a driving belt 31 for driving force transmission is stretched between the driving pulley 31 of the servo motor 28. Further, a ball screw nut 33 is fixed to the side surface of the bolster 26, and the ball screw 29 is inserted into the ball screw nut 33. When the servo motor 28 is driven, the ball screw 29 is rotated so that the ball screw nut 33, the bolster 26, the lower die mounting plate 16, and the lower die 13 are linearly moved in the X direction on one side and the other side. It has become.
プレス装置14に取付けられて使用される金型13,14について説明すると、下型13は供給した溶融材料Mがこぼれないように凹型(キャビ型)にすることが望ましく、上型12は凸型(コア型)にすることが望ましい。また下型13は溶融材料Mを供給してから移動するので、その間に溶融材料Mの固化が進行しないように、材料加熱機構を有することが望ましい。材料加熱機構としてはヒータや、金型内に供給される媒体を加熱媒体と冷却媒体に切換えられる機構が用いられる。また下型13の移動装置17の上方に供給した溶融材料Mの固化が進行しないように赤外線照射やヒータなどの熱源を設けてもよい。そして下型13に材料加熱機構が設けられる場合は、成形品の反りの発生の問題から、上型12にも材料加熱機構が設けられることが望ましい。図示しない突出装置は上下いずれかの金型に設けられる。なお本実施形態では1個の下型13に1個のキャビティ面34が形成された例について説明したが、上型12、下型13、キャビティ面34等の個数は複数であってもよく限定されない。 The molds 13 and 14 used by being attached to the press device 14 will be described. The lower mold 13 is preferably a concave mold (cavity mold) so that the supplied molten material M is not spilled, and the upper mold 12 is a convex mold. (Core type) is desirable. Moreover, since the lower mold | type 13 moves after supplying the molten material M, it is desirable to have a material heating mechanism so that solidification of the molten material M does not advance in the meantime. As the material heating mechanism, a heater or a mechanism capable of switching the medium supplied into the mold between the heating medium and the cooling medium is used. In addition, a heat source such as infrared irradiation or a heater may be provided so that solidification of the molten material M supplied above the moving device 17 of the lower mold 13 does not proceed. When the lower mold 13 is provided with a material heating mechanism, it is desirable that the upper mold 12 is also provided with a material heating mechanism from the problem of warping of the molded product. A protruding device (not shown) is provided on either the upper or lower mold. In this embodiment, an example in which one cavity surface 34 is formed on one lower mold 13 has been described. However, the number of the upper mold 12, the lower mold 13, the cavity surface 34, and the like may be plural. Not.
本実施形態では、溶融材料Mを載置前または載置後の下型13は、供給位置a1において下型傾斜手段61によりキャビティ面34の水平方向の面に対する角度が自在な角度に傾斜可能となっている。下型傾斜手段61の上部には、下型取付板16と直接当接可能な保持板62が設けられている。保持板62は平板状であり、上面には下型取付板16の係合部16cと係合可能な係合突起62aが設けられている。また保持板62の下面62b側には、3箇所に昇降用シリンダ63が取付けられている。本実施形態では昇降用シリンダ63は油圧により制御され、その制御系統は、各ロッドの伸長が中間位置でも高精度に制御可能なものが採用される。昇降用シリンダ63が設けられる位置は、平面視して正三角形の各頂点に昇降用シリンダ63が位置するように配置されている。そして保持板62の下面62aには球面軸受64が設けられ、昇降用シリンダ63のロッド63aには球面軸受64の球面部が固定されている。また昇降用シリンダ63のシリンダ部63bとベース板65の間にも同様に球面軸受66が設けられている。従って下型傾斜手段61の保持板62は、3つの昇降用シリンダ63のロッド63aを同じように伸長または退縮させることにより平衡状態を保ったまま昇降可能であり、3つの昇降用シリンダ63のロッド63aを異ならせて伸長または退縮させることにより、保持板62の傾斜角度を自在に変更可能となっている。 In the present embodiment, the lower mold 13 before or after the molten material M is placed can be tilted to an angle with respect to the horizontal plane of the cavity surface 34 by the lower mold tilting means 61 at the supply position a1. It has become. A holding plate 62 that can directly contact the lower die mounting plate 16 is provided on the upper portion of the lower die tilting means 61. The holding plate 62 has a flat plate shape, and an engagement protrusion 62a that can be engaged with the engagement portion 16c of the lower mold attachment plate 16 is provided on the upper surface. On the lower surface 62b side of the holding plate 62, lifting cylinders 63 are attached at three locations. In the present embodiment, the elevating cylinder 63 is controlled by hydraulic pressure, and a control system that can control the extension of each rod with high accuracy even at an intermediate position is employed. The position where the lifting / lowering cylinder 63 is provided is arranged such that the lifting / lowering cylinder 63 is positioned at each vertex of the equilateral triangle in plan view. A spherical bearing 64 is provided on the lower surface 62 a of the holding plate 62, and the spherical portion of the spherical bearing 64 is fixed to the rod 63 a of the lifting cylinder 63. Similarly, a spherical bearing 66 is provided between the cylinder portion 63 b of the elevating cylinder 63 and the base plate 65. Accordingly, the holding plate 62 of the lower mold inclining means 61 can be lifted and lowered while maintaining the equilibrium state by extending or retracting the rods 63a of the three lifting cylinders 63 in the same way, and the rods of the three lifting cylinders 63. By making 63a different and extending or retracting, the inclination angle of the holding plate 62 can be freely changed.
なお下型傾斜手段61の構造については上記のものに限定されず、種々のものが採用可能である。昇降用シリンダ63と保持板62の間等に設けられる部材は、球面軸受64と同等の働きをするものであれば、別の部材や手段でもよい。例えば球面軸受63に替えて回転軸を中心に回転するベアリングと、ぞのベアリング部分が直線運動するスライダとの組合せとしてもよい。その場合、各ロッドの伸縮に応じて、ロッドと保持板の角度が変更されるとともに、ロッド先端が保持板の裏面に当接する位置が変更される。また昇降用シリンダ63の数は、4本以上であってもよく、保持板62、下型取付板16、および下型13を傾斜させるスペースさえあれば、2本の昇降用シリンダ63と1点の角度変更自在な支点との組合せとしてもよい。更に下型傾斜手段61のアクチュエータは、シリンダの場合は空気圧でもよい。更にまたアクチュエータは、シリンダに限定されずサーボモータとボールネジ等の組合せにより保持板62の昇降や傾斜角度の変更を行うようにしてもよい。更にまた下型傾斜手段61による下型13の傾斜方向は、1軸を中心に傾斜されるだけのものでもよい。 The structure of the lower mold inclining means 61 is not limited to the above, and various structures can be employed. The member provided between the elevating cylinder 63 and the holding plate 62 may be another member or means as long as it functions equivalently to the spherical bearing 64. For example, instead of the spherical bearing 63, a combination of a bearing that rotates about a rotation axis and a slider that linearly moves each of the bearing portions may be used. In that case, the angle between the rod and the holding plate is changed according to the expansion and contraction of each rod, and the position where the rod tip abuts against the back surface of the holding plate is changed. Further, the number of lifting cylinders 63 may be four or more. If there is a space for tilting the holding plate 62, the lower mold mounting plate 16, and the lower mold 13, there is one point with the two lifting cylinders 63. It may be combined with a fulcrum whose angle can be freely changed. Further, the actuator of the lower mold tilting means 61 may be pneumatic in the case of a cylinder. Furthermore, the actuator is not limited to the cylinder, and the holding plate 62 may be raised and lowered and the inclination angle changed by a combination of a servo motor and a ball screw. Furthermore, the inclination direction of the lower mold 13 by the lower mold inclining means 61 may be only inclined about one axis.
また本実施形態では下型13は、供給位置a1のみで傾斜角度の変更が行われるが、下型傾斜手段61全体をX方向へ移動可能な移動手段を取付けることにより角度変更した下型13をX方向に移動させることや別の位置で傾斜角度を変更することが可能となり、下型13を移動させながら溶融材料Mを供給できる。または下型13の移動装置17のサーボモータ28により、傾斜角度を変更した状態の下型13を移動させながらプレス装置14の直前まで、またはプレス装置14の内部まで下型13を移動させるようにすることも可能である。その場合は、X方向へしか移動できないボルスタ26と、下型取付板16の間に下型傾斜手段61を取付けることが望ましい。または傾斜角度変更自在な下型取付板16に対して、上下方向のスライド可能で角度変更可能な機構と水平方向にスライド可能で角度変更可能な機構を介して、X方向に移動可能なボールネジナットが接続されるようにしてもよい。更には下型13がX方向と直交する方向にも移動可能なものでもよい。更にまた、下型傾斜手段61は、プレス装置14内に設けられたものでもよい。その場合は材料供給装置15がプレス装置14内に侵入して下型13上の材料を載置する。 Further, in this embodiment, the lower mold 13 is changed in inclination angle only at the supply position a1, but the lower mold 13 whose angle is changed by attaching a moving means that can move the entire lower mold inclination means 61 in the X direction. It is possible to move in the X direction or change the tilt angle at another position, and the molten material M can be supplied while moving the lower mold 13. Alternatively, the lower mold 13 is moved to the position immediately before the press apparatus 14 or to the inside of the press apparatus 14 while moving the lower mold 13 with the tilt angle changed by the servo motor 28 of the moving apparatus 17 of the lower mold 13. It is also possible to do. In that case, it is desirable to mount the lower mold tilting means 61 between the bolster 26 that can move only in the X direction and the lower mold mounting plate 16. Alternatively, a ball screw nut that can move in the X direction via a mechanism that can be slid in the vertical direction and that can be changed in the vertical direction and a mechanism that is slidable in the horizontal direction and that can be changed in angle with respect to the lower mold mounting plate 16 that can change the inclination angle. May be connected. Further, the lower mold 13 may be movable in a direction orthogonal to the X direction. Furthermore, the lower mold tilting means 61 may be provided in the press device 14. In that case, the material supply device 15 enters the press device 14 and places the material on the lower mold 13.
また本実施形態では、下型13の両側にバイブレータ67が取付けられている。バイブレータ67は、本発明にとって必須の要素ではないが、下型13に供給された溶融材料Mの流動を促進する目的のものである。バイブレータ67の種類、個数、周波数は限定されず、取付位置も下型取付板16等に設けたものでもよい。 In the present embodiment, vibrators 67 are attached to both sides of the lower mold 13. The vibrator 67 is not an essential element for the present invention, but is intended to promote the flow of the molten material M supplied to the lower mold 13. The type, number, and frequency of the vibrator 67 are not limited, and the attachment position may be provided on the lower die attachment plate 16 or the like.
次に図1および図2により材料供給装置15について説明する。材料加熱手段でもある材料供給装置15は、移動装置35により、下型13の移動装置17および移動方向と略水平面上において交差方向に移動可能となっている。本実施形態において材料供給装置15は、下型13の移動方向であるX方向に直交するY方向に移動される。しかし材料供給装置の移動方向は限定されない。 Next, the material supply device 15 will be described with reference to FIGS. The material supply device 15, which is also a material heating means, can be moved by the moving device 35 in a direction intersecting the moving device 17 and the moving direction of the lower mold 13 on a substantially horizontal plane. In the present embodiment, the material supply device 15 is moved in the Y direction orthogonal to the X direction, which is the moving direction of the lower mold 13. However, the moving direction of the material supply device is not limited.
図1に示されるように材料供給装置15の移動装置35は、ベースまたは床面上に2本のガイドレール36が設けられ、ガイドレール36上を材料供給装置15の基台37が移動可能となっている。またベースまたは床面上には、ボールネジ38が回転可能に配置され、基台37に固定されたボールネジナット50が前記ボールネジ38に挿通されている。またボールネジ38の端部近傍には従動プーリ39が固定され、サーボモータ40の駆動プーリ41との間にはタイミングベルト42が掛け渡されている。従ってサーボモータ40の駆動により、材料供給装置15の基台37と図示しないボールネジナットとが直線運動されるようになっている。なお移動装置35は、基台37と移動装置17の側面の間に取り付けてもよく、構造については限定されない。 As shown in FIG. 1, the moving device 35 of the material supply device 15 is provided with two guide rails 36 on the base or floor surface, and the base 37 of the material supply device 15 can move on the guide rail 36. It has become. A ball screw 38 is rotatably disposed on the base or floor surface, and a ball screw nut 50 fixed to the base 37 is inserted through the ball screw 38. A driven pulley 39 is fixed near the end of the ball screw 38, and a timing belt 42 is stretched between the servo pulley 40 and the driving pulley 41. Therefore, by driving the servo motor 40, the base 37 of the material supply device 15 and a ball screw nut (not shown) are linearly moved. The moving device 35 may be attached between the base 37 and the side surface of the moving device 17, and the structure is not limited.
材料供給装置15の基台37上に載置されているのは、射出成形機の射出装置と略同じ機能を有する可塑機能と射出機能を有する装置である。基台37上に固定的に立設された前プレート43には材料加熱手段であるヒータが取付けられた加熱筒44が挿通されている。また前プレート43には垂直方向に成形材料の供給口45が設けられ、供給口45の下方は加熱筒44の孔を通じて加熱筒内部に連通している。また供給口45の上方には、フィードスクリュを有する成形材料フィード装置46が接続されている。加熱筒44の先端にはヒータが取付けられたノズル47が取付けられている。本実施形態のノズル47の先端には、供給孔48が下方を向けられたダイ49が取付けられている。ダイ49の供給孔48は所定の幅と長さを有している。そしてノズル47の先端に取付られるダイ49の部分は、下型13のキャビティ面34の形状や面積に応じて最適なものに交換可能となっている。またダイ49は、溶融材料Mの流動性や溶融材料Mに含まれる炭素繊維等の切れ等の問題から、成形材料によっても異なるダイ49に交換される。ノズル47の先端のダイ49またはその手前のノズル47の部分には、流路を開閉するバルブ(図示せず)が設けられることが多い。 Mounted on the base 37 of the material supply device 15 is a device having a plastic function and an injection function having substantially the same functions as the injection device of the injection molding machine. A heating cylinder 44 to which a heater as a material heating means is attached is inserted into a front plate 43 that is fixedly erected on the base 37. The front plate 43 is provided with a supply port 45 for the molding material in the vertical direction, and the lower part of the supply port 45 communicates with the inside of the heating cylinder through the hole of the heating cylinder 44. A molding material feed device 46 having a feed screw is connected above the supply port 45. A nozzle 47 to which a heater is attached is attached to the tip of the heating cylinder 44. A die 49 with a supply hole 48 directed downward is attached to the tip of the nozzle 47 of this embodiment. The supply hole 48 of the die 49 has a predetermined width and length. The portion of the die 49 attached to the tip of the nozzle 47 can be replaced with an optimum one according to the shape and area of the cavity surface 34 of the lower mold 13. Also, the die 49 is exchanged for a different die 49 depending on the molding material due to problems such as fluidity of the molten material M and breakage of carbon fibers contained in the molten material M. A valve (not shown) for opening and closing the flow path is often provided in the die 49 at the tip of the nozzle 47 or the portion of the nozzle 47 in front of it.
前プレート43の後方には所定の距離を隔てて前プレートと平行に後プレート51が設けられている。前プレート51の前面側の加熱筒44の両側には、それぞれ射出用のサーボモータ52が設けられ、後プレート51の両側にもそれぞれボールネジナット53が設けられている。そして前記サーボモータ52の駆動軸に直結されるボールネジ54が前記ボールネジナット53に挿通されている。また加熱筒44の内部には逆流防止弁が取付けられた射出成形用として一般的なスクリュ(図示せず)が配置されて、スクリュの軸の後端は、スリーブやカップリング等を介して後プレート51の後面に固定された計量用のサーボモータ55の駆動軸に固定されている。 A rear plate 51 is provided behind the front plate 43 at a predetermined distance in parallel with the front plate. Servo motors 52 for injection are provided on both sides of the heating cylinder 44 on the front side of the front plate 51, and ball screw nuts 53 are provided on both sides of the rear plate 51, respectively. A ball screw 54 directly connected to the drive shaft of the servo motor 52 is inserted through the ball screw nut 53. A general screw (not shown) for injection molding, to which a backflow prevention valve is attached, is disposed inside the heating cylinder 44, and the rear end of the screw shaft is connected to the rear via a sleeve, a coupling, or the like. It is fixed to the drive shaft of a measuring servo motor 55 fixed to the rear surface of the plate 51.
従って加熱筒内のスクリュは、前記計量用のサーボモータ55の駆動により回転され、射出用のサーボモータ52の駆動により、前後進されるようになっている。なお材料供給装置15の構造は前記したものに限定されず、3枚のプレートを有するものでもよく、射出用のサーボモータは1個でもよい。また射出用や計量用の駆動源は油圧を用いたものでもよい。更には溶融材料Mをプランジャで押出す材料供給装置や、加熱筒内のスクリュが回転のみして溶融材料を押出す押出式の材料供給装置を材料供給装置として用いてもよい。 Accordingly, the screw in the heating cylinder is rotated by driving the metering servo motor 55 and is moved forward and backward by driving the injection servo motor 52. The structure of the material supply device 15 is not limited to the one described above, and may have three plates, and one injection servomotor may be used. The drive source for injection or metering may use hydraulic pressure. Furthermore, a material supply device that extrudes the molten material M with a plunger, or an extrusion-type material supply device that extrudes the molten material by only rotating the screw in the heating cylinder may be used as the material supply device.
次に本実施形態の圧縮成形装置11を用いた圧縮成形について説明する。本実施形態では使用される材料として熱可塑性樹脂(たとえばポリカーボネート)に炭素繊維を配合した溶融材料Mを使用した例について記載する。成形材料としては、熱可塑性樹脂の場合は、ポリカーボネートの他、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ABS、PEEK等の少なくとも一種類の樹脂が選ばれる。また熱硬化性樹脂の場合は、エポキシ、ポリウレタン、フェノール等の少なくとも一種類の樹脂から選ばれ、熱可塑性と熱硬化性樹脂の混合樹脂でもよい。また溶融材料としては、繊維材料を使用したものでは、炭素繊維の他、ガラス繊維、植物繊維、化学繊維等の別の繊維を含有するものや、カーボンと樹脂の混合物などがあげられる。また本発明は、樹脂材料のみの成形にも使用できる。 Next, compression molding using the compression molding apparatus 11 of this embodiment will be described. In the present embodiment, an example in which a molten material M in which carbon fiber is blended with a thermoplastic resin (for example, polycarbonate) is used will be described. As the molding material, in the case of a thermoplastic resin, at least one kind of resin such as polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyamide, ABS, and PEEK is selected in addition to polycarbonate. In the case of a thermosetting resin, it is selected from at least one kind of resin such as epoxy, polyurethane and phenol, and may be a mixed resin of thermoplastic and thermosetting resin. As the molten material, those using fiber materials include carbon fibers, other fibers such as glass fibers, plant fibers, and chemical fibers, and a mixture of carbon and resin. The present invention can also be used for molding only resin materials.
成形の手順としてはまず、プレス装置14が型開された状態で、サーボモータ28が駆動されてボルスタ26、下型取付板16、および下型13がプレス装置14の外部の供給位置a1へ移動され、一旦位置決め停止される。下型13の供給位置a1への移動までに材料供給装置15は計量用のサーボモータ40を回転させるとともに射出用のサーボモータ52で背圧を加えて、加熱筒44内のスクリュの前方への溶融材料Mである炭素繊維含有のポリカーボネート樹脂の計量(貯留)が行われ、供給位置a1で待機している。材料供給装置15は、計量中から供給位置a1の上方でのノズル47および供給孔48が停止されていてもよく、計量時は後退していて下型13の移動と前後してY軸方向に沿って前進移動されるようにしてもよい。 As a molding procedure, first, in a state where the press device 14 is opened, the servo motor 28 is driven to move the bolster 26, the lower die mounting plate 16, and the lower die 13 to the supply position a1 outside the press device 14. The positioning is stopped once. Before the lower mold 13 is moved to the supply position a1, the material supply device 15 rotates the measuring servo motor 40 and applies a back pressure by the injection servo motor 52 to the front of the screw in the heating cylinder 44. Weighing (reserving) the carbon fiber-containing polycarbonate resin, which is the molten material M, is waiting at the supply position a1. In the material supply device 15, the nozzle 47 and the supply hole 48 above the supply position a1 may be stopped during the measurement. The material supply device 15 is retracted at the time of measurement, and moves back and forth with the movement of the lower mold 13 in the Y axis direction. You may make it move forward along.
そして次に下型傾斜手段61の昇降用シリンダ63の各ロッド63aを同時に伸長させて保持板62を上昇させ、下型取付板16と当接させ、下型取付板16の係合部16cと保持板62の係合突起62aを係合させた上で更に上昇させることにより、ボルスタ26に載置された下型取付板16を上方へ持ち上げることができる。そしてその後に各昇降用シリンダ63へ別個に指示を送ってロッド63aの伸長度を異ならせることにより、下型13およびそのキャビティ面34を自在に傾斜させることができる。そして前記下型13のキャビティ面34の上に材料供給装置15から溶融材料Mである炭素繊維を含有した樹脂が供給される。溶融材料Mの供給は、材料供給装置15のノズル47の図示しないバルブが開かれ、射出用のサーボモータ52が駆動されてスクリュが前進移動され、ダイ49の供給孔48から溶融材料Mが落下されることにより行われる。そのことによりキャビティ面に落下された樹脂材料Mは、キャビティ面34が傾斜している場合は、重力に沿って傾斜面の下方側に向けてゆっくり流れる。またこの際にバイブレータ67を用いることにより流動が促進される。 Then, the rods 63a of the elevating cylinder 63 of the lower mold inclining means 61 are simultaneously extended to raise the holding plate 62 and come into contact with the lower mold mounting plate 16, and the engaging portion 16c of the lower mold mounting plate 16 and The lower mold mounting plate 16 placed on the bolster 26 can be lifted upward by further raising the engagement protrusion 62a of the holding plate 62 after engaging. Then, by separately sending an instruction to each lifting cylinder 63 to change the extension degree of the rod 63a, the lower mold 13 and its cavity surface 34 can be freely tilted. A resin containing carbon fiber, which is the molten material M, is supplied from the material supply device 15 onto the cavity surface 34 of the lower mold 13. As for the supply of the molten material M, the valve (not shown) of the nozzle 47 of the material supply device 15 is opened, the injection servo motor 52 is driven, the screw is moved forward, and the molten material M falls from the supply hole 48 of the die 49. Is done. When the cavity surface 34 is inclined, the resin material M dropped onto the cavity surface thereby flows slowly toward the lower side of the inclined surface along the gravity. At this time, the flow is promoted by using the vibrator 67.
この際に材料供給装置15と下型取付板16および下型13の少なくとも一方を移動させながら溶融材料Mの供給を行うことが好ましい。本実施形態では、材料供給装置15はY方向に移動可能であり、下型13はX方向への移動機能を付加することによりX方向へ移動可能となる。また前記したように溶融材料Mの供給の際、下型13はキャビティ面34が加熱されていることが望ましい。 At this time, it is preferable to supply the molten material M while moving at least one of the material supply device 15, the lower mold attachment plate 16 and the lower mold 13. In the present embodiment, the material supply device 15 can move in the Y direction, and the lower mold 13 can move in the X direction by adding a moving function in the X direction. As described above, it is desirable that the cavity surface 34 of the lower mold 13 is heated when the molten material M is supplied.
本発明における下型13の傾斜パターンについては種々のものが想定される。一例としては(1)溶融材料Mの載置前から下型13を傾斜させておくもの。(2)下型13への溶融材料Mの載置前は、下型13を傾斜させずに、材料供給装置15から溶融材料Mが載置され始めてから下型13を傾斜させるもの。(3)下型13への溶融材料Mの載置前および載置中は、下型13を傾斜させずに、材料供給装置15から溶融材料Mの載置が完了されてから下型13を傾斜させるものが考えられる。また上記それぞれにおいては、下型13の傾斜角度の変更は1回または複数回のいずれでもよい。そしてプレス装置14に下型13を取付けて成形が開始されるまでには下型13は一旦、平衡状態に戻される。 Various inclination patterns of the lower mold 13 in the present invention are assumed. As an example, (1) the lower mold 13 is inclined before the molten material M is placed. (2) Before the molten material M is placed on the lower mold 13, the lower mold 13 is tilted after the molten material M starts to be loaded from the material supply device 15 without tilting the lower mold 13. (3) Before and during placement of the molten material M on the lower mold 13, the lower mold 13 is moved after the placement of the molten material M from the material supply device 15 is completed without tilting the lower mold 13. What can be inclined is considered. In each of the above, the inclination angle of the lower mold 13 may be changed once or a plurality of times. The lower die 13 is once returned to the equilibrium state until the lower die 13 is attached to the press device 14 and molding is started.
成形品との関係における下型傾斜手段61の使用方法については次のような場合が考えられる。即ち、(a)下型13のキャビティ面34に傾斜面や曲面がある場合に、傾斜状態のまま溶融材料Mを供給すると、傾斜面等の溶融材料Mが一定厚みに供給できなかったり、供給したものが流れて薄くなったりして上手く載置できない場合がある。そういった場合に、傾斜面等を水平にした状態で溶融材料Mを供給することにより、傾斜面等と他の部分との溶融材料Mの供給量に差が発生しにくくなる。(b)キャビティ面34の形状が複雑であったりノズル47の供給孔48の形状と合致していないような場合で、キャビティ面34の各端部まで溶融材料Mが供給できない場合。一旦キャビティ面34の周辺を除く部分に供給した溶融材料Mを下型13の傾斜を利用して、キャビティ面34の端部まで流動させる。(3)成形品の厚みが一方と他方とで異なる場合、ノズル47からの溶融材料Mの供給が均一な厚みで行われると肉厚部分の溶融材料Mの板厚が所望の厚みにならなかったり、肉薄部分の板厚が薄くなったりするという問題があるので、肉厚の厚い側に溶融材料Mが流れるように下型13を傾けることにより、溶融材料Mの厚みが成形品の厚みとほぼ合致した肉厚となるようにする。なお下型13の傾斜角度と傾斜時間は、成形品や樹脂材料Mの種類により適宜に選択されるが、一例として0〜30度、より望ましくは0〜15度に傾斜角度変更がなされるようにしてもよい。 Regarding the usage method of the lower mold tilting means 61 in relation to the molded product, the following cases can be considered. That is, (a) when the cavity surface 34 of the lower mold 13 has an inclined surface or a curved surface, if the molten material M is supplied in an inclined state, the molten material M such as the inclined surface cannot be supplied at a constant thickness or supplied. May flow and become thin and cannot be placed properly. In such a case, by supplying the molten material M in a state where the inclined surface or the like is horizontal, a difference in the supply amount of the molten material M between the inclined surface or the other part is less likely to occur. (B) When the shape of the cavity surface 34 is complicated or does not match the shape of the supply hole 48 of the nozzle 47, and the molten material M cannot be supplied to each end of the cavity surface 34. The molten material M once supplied to the portion excluding the periphery of the cavity surface 34 is caused to flow to the end of the cavity surface 34 using the inclination of the lower mold 13. (3) When the thickness of the molded product is different between one and the other, if the molten material M is supplied from the nozzle 47 with a uniform thickness, the thickness of the thick portion of the molten material M does not reach the desired thickness. Or the thickness of the melted material M is equal to the thickness of the molded product by inclining the lower mold 13 so that the melted material M flows on the thicker side. Make the thickness almost the same. The inclination angle and the inclination time of the lower mold 13 are appropriately selected depending on the type of the molded product and the resin material M, but as an example, the inclination angle is changed to 0 to 30 degrees, more preferably 0 to 15 degrees. It may be.
また溶融材料Mは上記したように炭素繊維等との混合した状態での供給が想定されるが、最初に炭素繊維、プリプレグ等の層を供給した上から溶融材料Mを供給するものや、下型13を傾斜させて溶融材料Mの分布が最適な状態とした上に、炭素繊維、プリプレグ等の別の層を供給するものでもよい。その場合、最初に繊維等を含まない溶融樹脂Aを供給してから下型13を傾斜させ、その後に供給される溶融樹脂Bも繊維等を含まないもの等も含まれる。 As described above, the molten material M is supposed to be supplied in a mixed state with carbon fibers and the like. However, the molten material M is first supplied after the layers such as the carbon fiber and the prepreg are supplied. The mold 13 may be inclined so that the distribution of the molten material M is in an optimum state, and another layer such as carbon fiber or prepreg may be supplied. In that case, the molten resin A that does not include fibers or the like is first supplied, and then the lower mold 13 is inclined, and the molten resin B that is subsequently supplied also includes those that do not include fibers or the like.
更には溶融材料Mは下型13に供給された際には固体状態または半溶融状態のプリプレグ等であってもよい。その場合に材料加熱手段である赤外線加熱装置や下型13のヒータ等によりプリプレグ等が溶融状態にされるが、溶融状態にした後または溶融状態している途中で下型13を下型傾斜手段61により傾斜させて溶融材料Mを流動させるものでもよい。 Furthermore, the molten material M may be a solid or semi-molten prepreg when supplied to the lower mold 13. In this case, the prepreg and the like are brought into a molten state by an infrared heating device as a material heating means, a heater of the lower die 13 or the like, but the lower die 13 is tilted after the molten state or in the middle of the molten state. The molten material M may be caused to flow by being inclined by 61.
そして加熱筒44内のスクリュが所定位置まで前進されると、ノズル47のバルブが閉鎖され、下型13上のキャビティ面34への溶融材料Mの供給が終了される。本実施形態では次に下型傾斜手段61の全ての昇降用シリンダ63の各ロッド63aが完全に退縮されて保持板62が下降されて、下型取付板16がボルスタ26の段差26aに載置される。そして下型取付板16とボルスタ26はロックされることが望ましい。次に下型13の移動装置17のサーボモータ28が駆動され、ボルスタ26と下型取付板16と下型13がプレス装置14の加圧位置a2に移動される。 When the screw in the heating cylinder 44 is advanced to a predetermined position, the valve of the nozzle 47 is closed, and the supply of the molten material M to the cavity surface 34 on the lower mold 13 is finished. In this embodiment, the rods 63 a of all the lifting cylinders 63 of the lower mold tilting means 61 are then completely retracted, the holding plate 62 is lowered, and the lower mold mounting plate 16 is placed on the step 26 a of the bolster 26. Is done. The lower mold mounting plate 16 and the bolster 26 are preferably locked. Next, the servo motor 28 of the moving device 17 of the lower die 13 is driven, and the bolster 26, the lower die attaching plate 16, and the lower die 13 are moved to the pressurizing position a2 of the press device 14.
プレス装置14の加圧位置a2においてボルスタ26および下型取付板16は位置決め停止され、更に図示しない位置決めピン等で固定される。本実施形態では、下型傾斜手段61の昇降用シリンダ63のロッド63aを退縮させて一旦下型13を平衡状態にしてからプレス装置14へボルスタ26、下型取付板16、下型13を搬入するが、下型13を傾斜状態のままプレス装置14に搬入するものでもよい。 The bolster 26 and the lower die attachment plate 16 are stopped at the pressurization position a2 of the press device 14, and further fixed by positioning pins or the like (not shown). In the present embodiment, the rod 63 a of the lifting cylinder 63 of the lower mold tilting means 61 is retracted to temporarily bring the lower mold 13 into an equilibrium state, and then the bolster 26, the lower mold mounting plate 16, and the lower mold 13 are carried into the press device 14. However, the lower mold 13 may be carried into the press device 14 in an inclined state.
そしてプレス装置14へ搬入されたボルスタ26は、固定盤18に対して図示しないクランパにより固定される。そして次に型開閉シリンダ24が作動して上型12が下降し、上型の凸部が下型13の凹部と嵌合されるかその直前で、ハーフナット25が作動されてハーフナット25とメカニカルラム23の係合溝が係合される。そして次に型締シリンダ22が駆動される。その際に下型取付板16と固定盤18とは密着され、加圧力が固定盤18に伝達されることは上記した通りである。 The bolster 26 carried into the press device 14 is fixed to the fixed platen 18 by a clamper (not shown). Then, the mold opening / closing cylinder 24 is actuated to lower the upper mold 12, and the half nut 25 is actuated immediately before the upper mold convex part is fitted into the concave part of the lower mold 13. The engaging groove of the mechanical ram 23 is engaged. Then, the mold clamping cylinder 22 is driven. At this time, the lower mold attachment plate 16 and the fixed platen 18 are brought into close contact with each other, and the applied pressure is transmitted to the fixed platen 18 as described above.
そして下型13の凹部のキャビティ面34と上型のキャビティ面の凸部が嵌合されてその間に形成されたキャビティ内で溶融材料Mは圧縮され、附形される。なお下型13と上型12とが当初加熱されている場合は、圧縮されている途中から冷却に切換えられ、溶融材料Mの冷却固化が促進される。そして所定時間が経過するとプレス装置14の型締シリンダ22および型開閉シリンダ24が型開方向に作動して、下型13から上型12が上昇し、成形品が取出し可能となる。なお上型12はプレス装置14に固定的に取付られていてプレス装置14内で下型13と型閉されるのが一般的であるが、型開閉機能を有する下型と上型の組合せがプレス装置14の外部に移動できるものや溶融材料Mが供給された下型13上に対してプレス装置14とは別の位置で上型12を型閉するものでもよい。またプレス装置14における圧縮成形の場合もバイブレータ67を作動させてもよい。 Then, the cavity surface 34 of the concave portion of the lower mold 13 and the convex portion of the cavity surface of the upper mold are fitted, and the molten material M is compressed and shaped in the cavity formed therebetween. In addition, when the lower mold | type 13 and the upper mold | type 12 are initially heated, it switches to cooling from the middle of being compressed, and the cooling solidification of the molten material M is accelerated | stimulated. When a predetermined time elapses, the mold clamping cylinder 22 and the mold opening / closing cylinder 24 of the press device 14 operate in the mold opening direction, and the upper mold 12 rises from the lower mold 13 so that the molded product can be taken out. The upper die 12 is fixedly attached to the pressing device 14 and is generally closed with the lower die 13 in the pressing device 14, but a combination of a lower die and an upper die having a die opening / closing function is available. The upper die 12 may be closed at a position different from the press device 14 with respect to the lower die 13 to which the molten material M is supplied or that can move to the outside of the press device 14. The vibrator 67 may also be operated in the case of compression molding in the press device 14.
本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明に用いられる成形材料は、炭素繊維、ガラス繊維、その他の繊維等を含む樹脂材料が想定されるがそれらに限定されず、一例としてセラミックス、含水有機材料等の成形材料も用いることができる。従ってセラミックス等では材料は溶融状態ではなくて流動状態となる。 The present invention is not enumerated one by one, but is not limited to that of the above-described embodiment, and it goes without saying that those skilled in the art also apply modifications made in accordance with the spirit of the present invention. is there. The molding material used in the present invention is assumed to be a resin material including carbon fiber, glass fiber, and other fibers, but is not limited thereto. For example, a molding material such as ceramics or water-containing organic material can also be used. . Therefore, in ceramics or the like, the material is not in a molten state but in a fluid state.
11 圧縮成形装置
12 上型
13 下型
14 プレス装置
15 材料供給装置(材料加熱手段)
16 下型取付板
17 移動装置
18 固定盤
21 可動盤
26 ボルスタ
34 キャビティ面
47 ノズル
48 供給孔
61 下型傾斜手段
63 昇降用シリンダ
64,66 球面軸受
M 溶融材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Compression molding apparatus 12 Upper mold | type 13 Lower mold | type 14 Press apparatus 15 Material supply apparatus (material heating means)
16 Lower die mounting plate 17 Moving device 18 Fixed platen 21 Movable platen 26 Bolster 34 Cavity surface 47 Nozzle 48 Supply hole 61 Lower die tilting means 63 Lifting cylinders 64, 66 Spherical bearing M Molten material
Claims (4)
材料を溶融状態にする材料加熱手段と、
溶融状態の材料を載置前または載置後の下型を傾斜させる下型傾斜手段とを備えたことを特徴とする圧縮成形装置。 In a compression molding apparatus that supplies material to a lower mold that has been opened by a material supply apparatus, and then compresses the material by closing the lower mold and the upper mold,
A material heating means for bringing the material into a molten state;
A compression molding apparatus comprising: a lower mold tilting unit that tilts a lower mold before or after placing a molten material.
材料を溶融状態にする材料加熱手段と、
溶融状態の材料を載置前または載置後の下型を傾斜させる下型傾斜手段とが設けられ、
前記下型傾斜手段により下型を傾斜させ下型上の溶融状態の材料を流動させることを特徴とする圧縮成形方法。 In a compression molding apparatus that supplies a material to a lower mold that has been opened by a material supply apparatus, and then closes the lower mold and the upper mold to compress the molten material.
A material heating means for bringing the material into a molten state;
A lower mold inclining means for inclining the lower mold before or after placing the material in the molten state;
A compression molding method, wherein the lower mold is tilted by the lower mold tilting means, and the molten material on the lower mold is caused to flow.
The compression molding method according to claim 3, wherein the material supplied by the material supply device is a mixed material of carbon fiber and resin.
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