JP2016199035A

JP2016199035A - 樹脂成形品、その製造装置およびその製造方法

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Publication number: JP2016199035A
Application number: JP2016075071A
Authority: JP
Inventors: 和彦三宅; Kazuhiko Miyake; 志剛王; Jikang Wang
Original assignee: Gifu University NUC; Central Fine Tool KK
Current assignee: Gifu University NUC; Central Fine Tool KK
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2016-04-04
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2036-04-04
Also published as: JP6847409B2

Abstract

【課題】補強材料と共に樹脂成形した強度が高い樹脂成形品、そのような樹脂成形品の製造装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の樹脂成形品１は、引張応力が付与された炭素繊維織物と共に一体成形された歯車であって、本体部２と本体部２の外周に多数設けられた歯３とを有し、本体部２の歯底４内部と歯３内部に連続的に炭素繊維織物５が配され成形されている。また、本発明の樹脂成形品の製造装置Ｐは、引張応力が付与された炭素繊維織物５と共に一体成形された樹脂成形品１の製造装置であって、所望形状の樹脂成形品を形成するためのコア１０およびキャビティ１１を備えた金型１２と、金型１２内において炭素繊維織物５を巻き付けるためのピン１３と、コア１０およびキャビティ１１間に樹脂を充填するための樹脂充填手段１４とを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、強度が高い樹脂成形品、その樹脂成形品の製造装置およびその樹脂成形品の製造方法に関する。より詳しくは補強材料として炭素繊維織物を使用して成形した樹脂成形品、その樹脂成形品の製造装置およびその樹脂成形品の製造方法に関するものである。

近年、強度と耐熱性の要求仕様を満たす樹脂材料の開発に伴い、従来、金属で生産されていた部品等樹脂成形品のプラスチック化が進んでいる。
例えばそのようなものとして図５に示すような歯車がある。このような歯車を樹脂成形品として作製できれば、大量生産が可能となって低コストになり、軽量性または静粛性等においてもメリットがある。

しかし、図７に示すように、歯車は荷重が歯５１の側面側（矢印方向）から掛かるため、本体部５０と歯５１との境界（歯元）５２が危険断面となり、樹脂製歯車では強度が足らない場合があった。

そこで、本発明の課題は、補強材料と共に樹脂成形した強度が高い樹脂成形品、そのような樹脂成形品の製造装置およびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するものは、引張応力が付与された炭素繊維織物と共に一体成形されたことを特徴とする樹脂成形品である（請求項１）。前記炭素繊維織物は、ピンに巻き付けられまたは固定され、前記ピンと共に一体成形されていてもよい（請求項２）。前記樹脂成形品は歯車であり、該歯車の本体部の歯底内部と歯内部に連続的に炭素繊維織物が配され成形されたものであってもよい（請求項３）。

また、上記課題を解決するものは、引張応力が付与された炭素繊維織物と共に一体成形された樹脂成形品の製造装置であって、所望形状の樹脂成形品を形成するためのコアおよびキャビティを備えた金型と、該金型内において炭素繊維織物を巻き付けるためのピンまたは前記コアと、前記コアおよび前記キャビティ間に樹脂を充填するための樹脂充填手段とを有していることを特徴とする樹脂成形品の製造装置である（請求項４）。

前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは、前記樹脂充填手段により充填される樹脂が前記炭素繊維織物に接触する直前或いは直後に、前記キャビティ内から後退可能に構成されていることが好ましい（請求項５）。前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは、前記キャビティ内から後退しないように構成されていてもよい（請求項６）。前記金型は、前記コアおよび前記キャビティ間にて構成されたピン成形部を有し、前記ピンは、前記ピン成形部にて成形されるように構成されていると共に、前記樹脂成形品中に前記炭素繊維織物と共に一体成形されるように構成されていてもよい。（請求項７）。前記金型は、前記コアおよび前記キャビティ間に構成されたピン挿入部を有し、前記ピンは、前記ピン挿入部に前記金型外部より挿入されるように構成されていると共に、前記樹脂成形品中に前記炭素繊維織物と共に一体成形されるように構成されていてもよい（請求項８）。前記樹脂成形品は歯車であり、前記ピンまたは前記コアには、樹脂成形される前記歯車の本体部の歯底内部と歯内部に連続的に前記炭素繊維織物が配されるように前記炭素繊維織物が巻き付けられるものであっもてよい（請求項９）。前記樹脂成形品の製造装置は、前記炭素繊維織物を巻き付け治具に巻き付けるための巻き付けロボットと、前記炭素繊維織物を巻き付けた巻き付け治具を前記金型内に移送する移送手段と、前記炭素繊維織物を巻き付けた巻き付け治具から前記ピンまたは前記コアに前記炭素繊維織物を移動させる移動手段とを有していることが好ましい（請求項１０）。前記樹脂成形品の製造装置は、前記ピンまたは前記コアに前記炭素繊維織物を巻き付けるための巻き付けロボットを有していてもよい（請求項１１）。

さらに、上記課題を有するものは、引張応力が付与された炭素繊維織物と共に一体成形された樹脂成形品の製造方法であって、所望形状の樹脂成形品を形成するためのコアおよびキャビティを備えた金型内においてピンまたは前記コアに炭素繊維織物を巻き付ける工程と、前記コアおよび前記キャビティ間に樹脂が充填されて前記樹脂成形品が成形される工程とを有していることを特徴とする樹脂成形品の製造方法である（請求項１２）。

前記コアおよび前記キャビティ間に樹脂が充填されて前記樹脂成形品が成形される工程では、充填される樹脂が前記炭素繊維織物に接触する直前或いは直後に、前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンが前記キャビティ内から後退することが好ましい（請求項１３）。前記コアおよび前記キャビティ間に樹脂が充填されて前記樹脂成形品が成形される工程では、前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは前記キャビティ内から後退しないものであってもよい（請求項１４）。前記樹脂成形品は歯車であり、前記ピンまたは前記コアに前記炭素繊維織物を巻き付ける工程では、樹脂成形される前記歯車の本体部の歯底内部と歯内部に連続的に前記炭素繊維織物が配されるように巻き付けられるものであってもよい（請求項１５）。前記ピンまたは前記コアに前記炭素繊維織物を巻き付ける工程は、前記金型外で所定の形態に形成された前記炭素繊維織物が、前記ピンまたは前記コアに移動されて行われるものであってもよい（請求項１６）。前記ピンまたは前記コアに前記炭素繊維織物を巻き付ける工程は、前記金型内で行われるものであってもよい（請求項１７）。前記樹脂成形品の製造方法は、前記金型内において前記ピンまたは前記コアに炭素繊維織物を巻き付ける工程に先立って、前記金型の前記コアおよび前記キャビティ間にて構成されたピン成形部にてピンを成形する工程を有し、前記樹脂成形品を前記金型から離脱させる工程では、前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは前記樹脂成形品中に残存して前記金型から離脱するものであってもよい（請求項１８）。前記樹脂成形品の製造方法は、前記金型内において前記ピンまたは前記コアに炭素繊維織物を巻き付ける工程に先立って、前記金型の前記コアおよび前記キャビティ間に構成されたピン挿入部にピンを挿入する工程を有し、前記樹脂成形品を前記金型から離脱させる工程では、前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは前記樹脂成形品中に残存して前記金型から離脱するものであってもよい（請求項１９）。

請求項１に記載した樹脂成形品によれば、補強材料である炭素繊維織物と共に樹脂成形した強度が高い樹脂成形品となる。
請求項２に記載した樹脂成形品によれば、炭素繊維織物に引張応力がより確実に付与された、より強度が高い樹脂成形品となる。
請求項３に記載した樹脂成形品によれば、補強材料である炭素繊維織物と共に樹脂成形し、強度、特に歯の曲げ強度が高い歯車となる。
請求項４に記載した樹脂成形品の製造装置によれば、補強材料である炭素繊維織物と共に樹脂成形した強度が高い樹脂成形品を作製できる。
請求項５に記載した樹脂成形品の製造装置によれば、ピンまたはコアが存在した部位にも樹脂が充填されることで、より強度が高い樹脂成形品を作製できる。
請求項６に記載した樹脂成形品の製造方法によれば、樹脂成形中は炭素繊維織物がピンまたはコアに巻き付けられたままであるため、引張応力がより確実に付与された炭素繊維織物と共に樹脂成形した、より強度が高い樹脂成形品が作製できる。
請求項７に記載した樹脂成形品の製造装置によれば、炭素繊維織物に引張応力がより確実に付与された、より強度が高い樹脂成形品を作製できる。
請求項８に記載した樹脂成形品の製造装置によれば、炭素繊維織物に引張応力がより確実に付与された、より強度が高い樹脂成形品を作製できる。
請求項９に記載した樹脂成形品に製造装置によれば、補強材料である炭素繊維織物と共に樹脂成形した特に歯の曲げ強度が高い歯車を作製できる。
請求項１０に記載した樹脂成形品に製造装置によれば、金型内で炭素繊維織物をピンまたはコアに巻き付ける時間を短縮して、より効率的に樹脂成形品を作製できる。
請求項１１に記載した樹脂成形品の製造装置によれば、金型外で作業を行うための装置と金型外における作業が不要となる。
請求項１２に記載した樹脂成形品の製造方法によれば、補強材料である炭素繊維織物と共に樹脂成形した強度が高い樹脂成形品が作製される。
請求項１３に記載した樹脂成形品の製造方法によれば、ピンまたはコアが存在した部位にも樹脂が充填されることで、より強度が高い樹脂成形品を作製できる。
請求項１４に記載した樹脂成形品の製造方法によれば、樹脂成形中は炭素繊維織物がピンまたはコアに巻き付けられたままであるため、引張応力がより確実に付与された炭素繊維織物と共に樹脂成形した、より強度が高い樹脂成形品が作製される。
請求項１５に記載した樹脂成形品の製造方法によれば、補強材料である炭素繊維織物と共に樹脂成形した特に歯の曲げ強度が高い歯車が作製される。
請求項１６に記載した樹脂成形品の製造方法によれば、金型内で炭素繊維織物をピンまたはコアに巻き付ける時間が短縮され、より効率的に樹脂成形品が作製される。
請求項１７に記載した樹脂成形品の製造方法によれば、金型外で作業を行うための装置と金型外における作業が不要となる。
請求項１８に記載した樹脂成形品の製造装置によれば、炭素繊維織物が巻き付けられたピンと一体に成形されるため、引張応力がより確実に付与された炭素繊維織物と共に樹脂成形した、より強度が高い樹脂成形品が作製できる。
請求項１９に記載した樹脂成形品の製造方法によれば、炭素繊維織物が巻き付けられたピンと一体に成形されるため、引張応力がより確実に付与された炭素繊維織物と共に樹脂成形した、より強度が高い樹脂成形品が作製される。

本発明の樹脂成形品の製造装置の一実施例の正面概略図である。図１に示した樹脂成形品の製造装置の金型盤面図である。図１に示した樹脂成形品の製造装置における、ピンまたはコアに炭素繊維織物を巻き付ける工程を説明するための説明図である。図１に示した樹脂成形品の製造装置における、ピンまたはコアに炭素繊維織物を巻き付ける工程を説明するための説明図である。本発明の樹脂成形品の一実施例の斜視図である。図５に示した樹脂成形品の横断面図である。従来の樹脂成形品（歯車）を説明するための部分斜視図である。

本発明では、炭素繊維織物にテンションをかけ引張応力が付与された状態で、その炭素繊維織物５と共に一体成形することで強度が高い樹脂成形品１を実現した。また、炭素繊維織物にテンションをかけ引張応力が付与された炭素繊維織物５と共に一体成形することで強度が高い樹脂成形品１を作製できる製造装置Ｐおよび製造方法を実現した。

本発明の樹脂成形品を図５または図６に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の樹脂成形品１は、炭素繊維織物にテンションをかけた状態でピンまたはコアに巻き付けることで炭素繊維織物に引張応力が付与され、その炭素繊維織物と共に一体成形されたことを特徴とする歯車であり、本体部２と本体部２の外周に多数設けられた歯３とを有し、図６に示すように、本体部２の歯底４内部と歯３内部に連続的、かつ環状に炭素繊維織物５が配され樹脂成形されて形成されている。炭素繊維織物に引張応力を付与する方法は、後述するように、金型内に設けられたピンまたはコアに、炭素繊維織物にテンションをかけた状態で巻き付けること、または固定すること、および樹脂充填時に炭素繊維織物に樹脂圧がかかることにより行われる。このように、本発明の樹脂成形品は炭素繊維織物自身の強度に加えて炭素繊維織物に引張応力が付与されることにより、さらに強度が高い樹脂成形品に構成されている。

炭素繊維織物５は、炭素繊維を平織・綾織・朱子織等の織物（カーボンクロス）に製織したものであり、補強材料として樹脂成形品１の中に埋設されている。この炭素繊維織物５が本体部２の歯底４内部と歯３内部に連続的、かつ環状に配された上で樹脂成形されることで、本体部２と歯３との間の補強材料として機能して危険断面となる歯元６の曲げ強度を約２倍に高め、より強度が高い樹脂成形品（歯車）１に形成されている。

なお、この実施例の樹脂成形品１は歯車であるが、本発明の樹脂成形品は歯車に限定されるものではなく、どのような樹脂成形品であってもよい。また、この実施例の樹脂成形品１の炭素繊維織物５は長尺状または帯状の炭素繊維織物（連続炭素繊維織物）であるが、これに限定されるものではなく、どのような形態で樹脂成形品に配されていてもよい。さらに、この実施例の樹脂成形品１の炭素繊維織物５は環状に配されているが、これに限定されるものではなく、部分的に配されたものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例の樹脂成形品１は金型内に設けられ炭素繊維織物５を巻きる付けるピンを含まないものであるが、樹脂成形品中にピンが残存したものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例の樹脂成形品１の炭素繊維織物５は内部に配されているが、これに限定されるものではなく、炭素繊維織物５の全体または一部が外部に現れているものも本発明の範疇に包含される。

つぎに、本発明の樹脂成形品の製造装置を図１ないし図４に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の樹脂成形品の製造装置Ｐは、所望形状の樹脂成形品１を形成するためのコア１０およびキャビティ１１を備えた金型１２と、金型１２内において炭素繊維織物５を巻き付けるためのピン１３と、炭素繊維織物５を巻き付け治具２３に巻き付けるための巻き付けロボット２４と、炭素繊維織物５を巻き付けた巻き付け治具２３を金型１２内に移送する移送手段（図示しない）と、炭素繊維織物５を巻き付けた巻き付け治具２３からピン１３に炭素繊維織物５を移動させる移動手段２５と、コア１０およびキャビティ１１間に樹脂を充填するための樹脂充填手段１４とを有し、炭素繊維織物５が巻き付けられたピン１３は、樹脂充填手段１４により充填される樹脂が炭素繊維織物５に接触する前に、キャビティ１１内から後退可能に構成されていることを特徴とする樹脂成形品の製造装置である。以下、各構成について順次詳述する。

樹脂成形品の製造装置Ｐは、図５および図６に示した樹脂成形品（歯車）１を製造する装置である。金型１２は、歯車１を作製する部位であり、図１または図２に示すように、コア１０を備えた固定側金型盤１５と、キャビティ１１を備えた可動側金型盤１６とを間に設けられている。そして、樹脂を充填する場合は、固定側金型盤１５側に可動側金型盤１６を移動させてコア１０およびキャビティ１１が係合されるように構成されている。なお、可動側金型盤１６の往復動は、エアシリンダーなどの駆動手段（図示しない）を制御することにより行われる。

固定側金型盤１５の中央部付近には、図２に示すように、コア１０が設けられている。他方、可動側金型盤１６の中央部付近には、コア１０に対応する位置に設けられたキャビティ１１が設けられている。なお、この実施例の樹脂成形品の製造装置Ｐは、対となる１組のコア１０およびキャビティ１１を有するものであるが、金型１２内に対となる複数組のコアおよびキャビティが設けられたものも本発明の範疇に包含される。

ピン１３は、炭素繊維織物５を位置決めするために巻き付けるものであり、この実施例では、図１または図２に示すように、キャビティ１１側に設けられている。具体的には、図２または図４に示すように、ピン１３は、キャビティ１１のうち、歯車１の歯３を形成する部位の略中央付近にそれぞれ可動側金型盤１６側から固定側金型盤１５に向かって突出するように設けられている。そして、この実施例では、炭素繊維織物５は、図４に示すように、歯底４を形成するキャビティ１１のコーナー部１１ａとピン１３に交互に掛け渡すことによりピン１３に巻き付けられる。これにより、ピン１３に、樹脂成形される歯車１の本体部２の歯底４内部と歯３内部に連続的かつ環状に炭素繊維織物５が配されるように、炭素繊維織物５を巻き付けることができる。

巻き付けロボット２４は、金型１２外で炭素繊維織物５にテンションを掛けた状態で巻き付け治具２３に巻き付けるためのものである。具体的には、この巻き付けロボット２４は、図３に示すように、リール２６から炭素繊維織物５を引き出して、金型１２のキャビティ１１に配される炭素繊維織物５の形態と同様の形態の炭素繊維織物５を巻き付け治具２３に形成する。

移送手段（図示しない）は、巻き付け治具２３に巻き付けられた炭素繊維織物５を金型１２内に移送するためのものである。具体的には、移送手段は送り装置にて構成されており、炭素繊維織物５を巻き付けた巻き付け治具２３を型開きした状態の金型１２のキャビティ１１の対応する位置まで移送する。

移動手段２５は、巻き付け治具２３からキャビティ１１内のピン１３に炭素繊維織物５を移動させるためのものである。具体的には、移動手段２５は、キャビティ１１の対応する前方位置に移送された巻き付け治具２３の後方から押圧部材（図示しない）により炭素繊維織物５を押圧することにより、キャビティ１１内のピン１３に炭素繊維織物５を移動させるように構成されている。

このように、樹脂成形品の製造装置Ｐは、金型１２外で炭素繊維織物５を所要形態に構成し１成形サイクル毎に所要形態の炭素繊維織物５を金型１２内に挿入可能に構成されているため、金型内で炭素繊維織物をピンまたはコアに巻き付ける作業時間を短縮することができ、より効率的に樹脂成形品を作製できる。

樹脂充填手段１４は、コア１０およびキャビティ１１間に樹脂を充填するためのものであり、図１に示すように、射出装置１７と、この射出装置１７と連通し固定側金型盤１５の内部を貫通して設けられたスプルーランナー１８と、このスプルーランナー１８の先端に設けられたゲート１９を有しており、これらを介してコア１０およびキャビティ１１間に樹脂が充填されるように構成されている。なお、この実施例のゲート１９は、コア１０およびキャビティ１１の中心から四方八方に樹脂が流れ、環状に配された炭素繊維織物５に樹脂が略同時に到達するように、コア１０およびキャビティ１１の中心部位にダイレクトゲートとして構成されている。

そして、炭素繊維織物５が巻き付けられたピン１３は、樹脂充填手段１４により充填される樹脂が炭素繊維織物５に接触する直前に、キャビティ１１内から後退可能に構成されている。具体的には、図１に示すように、多数のピン１３は、基端側が可動側金型盤１６に対して直交する方向に往復動する多数の第１往復動部材２０に固定されており、これら第１往復動部材２０は、可動側金型盤１６に対して直交する方向に往復動する第２往復動部材２１に基端側が固定されている。そして、射出装置１７のプランジャー１７ａの移動量を検出する位置スケールセンサ（図示しない）からの信号に基づいて往復動部材２０，２１を往復動させる駆動手段（エアシリンダー）２２により、第１往復動部材２０および第２往復動部材２１が図１中矢印ｈ方向に移動すると、ピン１３がキャビティ１１内から後退するように構成されている。このように、この実施例の樹脂成形品の製造装置Ｐは、樹脂充填手段１４により充填される樹脂が炭素繊維織物５に接触する直前にキャビティ１１内からピン３が後退することおよび樹脂圧により、炭素繊維織物５がピン１３により位置決めされた位置を保持した状態で樹脂成形を行うことができるように構成されている。

なお、この実施例の樹脂成形品の製造装置Ｐは、炭素繊維織物５を巻き付けるためのピン１３を有しているが、これに限定されるものではなく、炭素繊維織物を巻き付けるピンおよびコアを有するもの、炭素繊維織物を巻き付けるコアを有するものも本発明の範疇に包含される。また、この実施例の樹脂成形品の製造装置Ｐは、炭素繊維織物５が巻き付けられたピンが、キャビティ１１内から後退可能に構成されているが、これに限定されるものではなく、ピンがキャビティ内から後退しないものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例の樹脂成形品の製造装置Ｐは、炭素繊維織物５が巻き付けられたピン１３が、樹脂充填手段１４により充填される樹脂が炭素繊維織物５に接触する直前に、キャビティ内から後退可能に構成されているが、これに限定されるものではなく、炭素繊維織物が巻き付けられたピンまたはコアが、樹脂充填手段により充填される樹脂が炭素繊維織物に接触した直後、キャビティ内から後退可能に構成されているものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例の樹脂成形品の製造装置Ｐは歯車１を成形するものであるが、これに限定されるものではなく、どのような樹脂成形品を製造するものであってもよい。さらに、この実施例の樹脂成形品の製造装置Ｐは、歯車１の本体部２の歯底４内部と歯３内部に連続的かつ環状に炭素繊維織物５が配されるように構成されているが、これに限定されず、歯車の本体部の歯底内部と歯内部に連続的かつ部分的に炭素繊維織物が配されるように構成されたものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例の樹脂成形品の製造装置Ｐは、炭素繊維織物５を巻き付け治具２３に巻き付けるための巻き付けロボット２４と、炭素繊維織物５を巻き付けた巻き付け治具２３を金型１２内に移送する移送手段と、炭素繊維織物５を巻き付けた巻き付け治具２３からピン１３に炭素繊維織物５を移動させる移動手段２５を有し、金型１２外で炭素繊維織物５を所要形状に形成するものであるが、これに限定されるものではなく、ピンまたはコアに炭素繊維織物を巻き付けるための巻き付けロボットを有し、金型内で炭素繊維織物を所要形状に巻き付けるものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例の樹脂成形品の製造装置はピンが製造装置の一構成であるため、作製される樹脂成形品内にピンが残存することはないが、樹脂成形品内の炭素繊維織物が、ピンに巻き付けられまたは固定された状態でピンと共に一体成形されることで、ピンが樹脂成形品内に残存するものも本発明の樹脂成形品の範疇に包含される。さらに、金型は、コアおよびキャビティ間にて構成されたピン成形部（具体的には、例えば図２においてピン１３が存在する部位をコア１０およびキャビティ１１間にて構成されたピン成形部とする。）を有し、ピンは当該ピン成形部にて成形されるように構成されていると共に、樹脂成形品中に炭素繊維織物と共に一体成形されるように構成された樹脂成形品の製造装置も本発明の範囲に包含される。すなわち、ピンを樹脂材料にて金型内にて成形し樹脂成形品の一部として二色成形する樹脂成形品の製造装置なども本発明の範疇に包含される。さらに、金型は、コアおよびキャビティ間に構成されたピン挿入部（具体的には、例えば図２においてピン１３が存在する部位をコア１０およびキャビティ１１間に構成されたピン挿入部とする。）を有し、ピンはピン挿入部に金型外部より挿入されるように構成されていると共に、樹脂成形品中に炭素繊維織物と共に一体成形されるように構成された樹脂成形品の製造装置も本発明の範疇に包含される。すなわち、樹脂製ピン、金属製ピン、その他のピンを、金型外よりピン挿入部に挿入した状態で成形し樹脂成形品の一部としてインサート成形する樹脂成形品の製造装置なども本発明の範疇に包含される。

つぎに、本発明の樹脂成形品の製造方法を図１ないし図６に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の樹脂成形品（歯車）１の製造方法は、所望形状の樹脂成形品１を形成するためのコアおよびキャビティを備えた金型１２内においてピン１３に炭素繊維織物５を巻き付ける工程と、コア１０およびキャビティ１１間に樹脂が充填されて樹脂成形品１が成形される工程と、樹脂成形品１がコア１０或いはキャビティ１１から離型される工程とを有する樹脂成形品の製造方法であって、コア１０およびキャビティ１１間に樹脂が充填されて樹脂成形品１が成形される工程では、充填される樹脂が炭素繊維織物５に接触する直前に、炭素繊維織物５が巻き付けられたピン１３がキャビティ１１内から後退することを特徴とする樹脂成形品の製造方法である。以下、各工程について順次詳述する。

所望形状の樹脂成形品１を形成するためのコアおよびキャビティを備えた金型１２内においてピン１３に炭素繊維織物５を巻き付ける工程は、金型１２の外で所定の形態に形成された炭素繊維織物５がピン１３に移動されて行われる。具体的には、この工程では、可動側金型盤１６を図１矢印ｈ方向に移動させ、固定側金型盤１５と可動側金型盤１６とを離間させ型開きした状態とする。他方、金型１２の外で、巻き付けロボット２４が、図３に示すように、リール２６から炭素繊維織物５を引き出して、金型１２のキャビティ１１に配される炭素繊維織物５の形態と同様の形態の炭素繊維織物５を巻き付け治具２３に形成する。なお、リール２６から引き出した炭素繊維織物５を環状にするには、両端部同士をスナップフィットにて固定して環状にすることが好ましい。つぎに、移送手段が、炭素繊維織物５を巻き付けた巻き付け治具２３を型開きした状態の金型１２のキャビティ１１の対応位置まで移送する。その後、移動手段２５が、キャビティ１１の対応する前方位置に移送された巻き付け治具２３の後方から押圧部材（図示しない）により炭素繊維織物５を押圧することでキャビティ１１内のピン１３に炭素繊維織物５を移動させる。このように、この実施例の樹脂成形品の製造方法では、金型１２の外で炭素繊維織物５を所要形態に構成し１成形サイクル毎に所要形態の炭素繊維織物５を金型１２内に挿入するため、金型内で炭素繊維織物をピンまたはコアに巻き付ける方法に比して作業時間を短縮することができ、より効率的に樹脂成形品を作製できる。

コア１０およびキャビティ１１間に樹脂が充填されて樹脂成形品１が成形される工程では、可動側金型盤１６を初期位置に戻して固定側金型盤１５および可動側金型盤１６を接近させて型閉じを行う。そして、射出装置１７およびスプルーランナー１８を介してゲート１９からコア１０およびキャビティ１１間に樹脂が充填される。そして、炭素繊維織物５が巻き付けられたピン１３は、樹脂充填手段１４により充填される樹脂が炭素繊維織物５に接触する直前に、キャビティ１１内から後退する。このように、この実施例の樹脂成形品の製造方法では、樹脂充填手段１４により充填される樹脂が炭素繊維織物５に接触する直前にキャビティ１１内からピン３が後退するため、炭素繊維織物５がピン１３により位置決めされた位置を保持した状態で樹脂成形が行われる。

樹脂成形品１がコア１０或いはキャビティ１１から離型される工程では、可動側金型盤１６を図１矢印ｈ方向に移動させ、固定側金型盤１５と可動側金型盤１６とを離間させ型開きした状態とする。この時、樹脂成形品１は収縮によりコア１０に残留した状態となる。つぎに、エジェクトピン（図示しない）を移動させると、エジェクトピンが樹脂成形品１を押圧してコア１０より離脱させ落下させる。その後、エジェクトピンは後退して初期位置（固定側金型盤１５内）に戻り、以上の一連の工程が繰り返されることにより樹脂成形品１が順次量産される。

なお、この実施例の樹脂成形品の製造方法は、ピン１３に炭素繊維織物５を巻き付ける工程を有しているが、これに限定されるものではなく、ピンおよびコアに炭素繊維織物を巻き付ける工程を有するもの、コアに炭素繊維織物を巻き付ける工程を有するものも本発明の範疇に包含される。また、この実施例の樹脂成形品の製造方法は、炭素繊維織物５が巻き付けられたピン１３を、樹脂充填手段１４により充填される樹脂が炭素繊維織物５に接触する直前に、キャビティ１１内から後退させる工程を有するものであるが、これに限定されるものではなく、炭素繊維織物が巻き付けられたピンを、樹脂充填手段により充填される樹脂が炭素繊維織物に接触した直後、キャビティ内から後退させるもの、或いは前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは前記キャビティ内から後退させないものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例の樹脂成形品の製造方法は歯車１を成形する方法であるが、これに限定されるものではなく、どのような樹脂成形品を製造するものであってもよい。さらに、この実施例の樹脂成形品の製造方法は、歯車１の本体部２の歯底４内部と歯３内部に連続的かつ環状に炭素繊維織物５が配されるものであるが、これに限定されず、歯車の本体部の歯底内部と歯内部に連続的かつ部分的に炭素繊維織物が配されるものも本発明の範疇に包含される。さらに、この実施例の樹脂成形品の製造方法は、金型の１２外で炭素繊維織物５を所要形状に形成するものであるが、これに限定されるものではなく、金型内で炭素繊維織物をピンまたはコアに巻き付け所要形状に形成するものも本発明の範疇に包含される。さらに、金型内においてピンまたはコアに炭素繊維織物を巻き付ける工程に先立って、金型のコアおよびキャビティ間にて構成されたピン成形部にてピンを成形する工程を有し、樹脂成形品を金型から離脱させる工程では、炭素繊維織物が巻き付けられたピンは樹脂成形品中に残存して金型から離脱する樹脂成形品の製造方法も本発明の範疇に包含される。すなわち、ピンを樹脂材料にて金型内にて成形し樹脂成形品の一部として二色成形する樹脂成形品の製造方法なども本発明の範疇に包含される。さらに、金型内においてピンまたはコアに炭素繊維織物を巻き付ける工程に先立って、金型のコアおよびキャビティ間に構成されたピン挿入部にピンを挿入する工程を有し、樹脂成形品を金型から離脱させる工程では、炭素繊維織物が巻き付けられたピンは樹脂成形品中に残存して前記金型から離脱する樹脂成形品の製造方法も本発明の範疇に包含される。すなわち、樹脂製ピン、金属製ピン、その他のピンを、金型外よりピン挿入部に挿入した状態で成形し樹脂成形品の一部としてインサート成形する樹脂成形品の製造方法なども本発明の範疇に包含される。

１樹脂成形品（歯車）
２本体部
３歯
４歯底
５炭素繊維織物
Ｐ樹脂成形品の製造装置
１０コア
１１キャビティ
１２金型
１３ピン
１４樹脂充填手段
１５固定側金型盤
１６可動側金型盤
１７射出装置
１８スプルーランナー
１９ゲート
２０第１往復動部材
２１第２往復動部材
２２駆動手段
２３巻き付け治具
２４巻き付けロボット
２５移動手段
２６リール

Claims

引張応力が付与された炭素繊維織物と共に一体成形されたことを特徴とする樹脂成形品。
前記炭素繊維織物は、ピンに巻き付けられまたは固定され、前記ピンと共に一体成形されている請求項１に記載の樹脂成形品。
前記樹脂成形品は歯車であり、該歯車の本体部の歯底内部と歯内部に連続的に炭素繊維織物が配され成形された請求項１または２に記載の樹脂成形品。
引張応力が付与された炭素繊維織物と共に一体成形された樹脂成形品の製造装置であって、所望形状の樹脂成形品を形成するためのコアおよびキャビティを備えた金型と、該金型内において炭素繊維織物を巻き付けるためのピンまたは前記コアと、前記コアおよび前記キャビティ間に樹脂を充填するための樹脂充填手段とを有していることを特徴とする樹脂成形品の製造装置。
前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは、前記樹脂充填手段により充填される樹脂が前記炭素繊維織物に接触する直前或いは直後に、前記キャビティ内から後退可能に構成されている請求項４に記載の樹脂成形品の製造装置。
前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは、前記キャビティ内から後退しないように構成されている請求項４に記載の樹脂成形品の製造装置。
前記金型は、前記コアおよび前記キャビティ間にて構成されたピン成形部を有し、前記ピンは、前記ピン成形部にて成形されるように構成されていると共に、前記樹脂成形品中に前記炭素繊維織物と共に一体成形されるように構成されている請求項４に記載の樹脂成形品の製造装置。
前記金型は、前記コアおよび前記キャビティ間に構成されたピン挿入部を有し、前記ピンは、前記ピン挿入部に前記金型外部より挿入されるように構成されていると共に、前記樹脂成形品中に前記炭素繊維織物と共に一体成形されるように構成されている請求項４に記載の樹脂成形品の製造装置。
前記樹脂成形品は歯車であり、前記ピンまたは前記コアには、樹脂成形される前記歯車の本体部の歯底内部と歯内部に連続的に前記炭素繊維織物が配されるように前記炭素繊維織物が巻き付けられる請求項４ないし８のいずれかに記載の樹脂成形品の製造装置。
前記樹脂成形品の製造装置は、前記炭素繊維織物を巻き付け治具に巻き付けるための巻き付けロボットと、前記炭素繊維織物を巻き付けた巻き付け治具を前記金型内に移送する移送手段と、前記炭素繊維織物を巻き付けた巻き付け治具から前記ピンまたは前記コアに前記炭素繊維織物を移動させる移動手段とを有している請求項４ないし９のいずれかに記載の樹脂成形品の製造装置。
前記樹脂成形品の製造装置は、前記ピンまたは前記コアに前記炭素繊維織物を巻き付けるための巻き付けロボットを有している請求項４ないし９のいずれかに記載の樹脂成形品の製造装置。
引張応力が付与された炭素繊維織物と共に一体成形された樹脂成形品の製造方法であって、所望形状の樹脂成形品を形成するためのコアおよびキャビティを備えた金型内においてピンまたは前記コアに炭素繊維織物を巻き付ける工程と、前記コアおよび前記キャビティ間に樹脂が充填されて前記樹脂成形品が成形される工程とを有していることを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
前記コアおよび前記キャビティ間に樹脂が充填されて前記樹脂成形品が成形される工程では、充填される樹脂が前記炭素繊維織物に接触する直前或いは直後に、前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンが前記キャビティ内から後退する請求項１２に記載の樹脂成形品の製造方法。
前記コアおよび前記キャビティ間に樹脂が充填されて前記樹脂成形品が成形される工程では、前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは前記キャビティ内から後退しない請求項１２に記載の樹脂成形品の製造方法。
前記樹脂成形品は歯車であり、前記ピンまたは前記コアに前記炭素繊維織物を巻き付ける工程では、樹脂成形される前記歯車の本体部の歯底内部と歯内部に連続的に前記炭素繊維織物が配されるように巻き付けられる請求項１２ないし１４のいずれかに記載の樹脂成形品の製造方法。
前記ピンまたは前記コアに前記炭素繊維織物を巻き付ける工程は、前記金型外で所定の形態に形成された前記炭素繊維織物が、前記ピンまたは前記コアに移動されて行われる請求項１２ないし１５のいずれかに記載の樹脂成形品の製造方法。
前記ピンまたは前記コアに前記炭素繊維織物を巻き付ける工程は、前記金型内で行われる請求項１２ないし１５のいずれかに記載の樹脂成形品の製造方法。
前記樹脂成形品の製造方法は、前記金型内において前記ピンまたは前記コアに炭素繊維織物を巻き付ける工程に先立って、前記金型の前記コアおよび前記キャビティ間にて構成されたピン成形部にてピンを成形する工程を有し、前記樹脂成形品を前記金型から離脱させる工程では、前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは前記樹脂成形品中に残存して前記金型から離脱する請求項１２ないし１７に記載の樹脂成形品の製造方法。
前記樹脂成形品の製造方法は、前記金型内において前記ピンまたは前記コアに炭素繊維織物を巻き付ける工程に先立って、前記金型の前記コアおよび前記キャビティ間に構成されたピン挿入部にピンを挿入する工程を有し、前記樹脂成形品を前記金型から離脱させる工程では、前記炭素繊維織物が巻き付けられた前記ピンは前記樹脂成形品中に残存して前記金型から離脱する請求項１２ないし１７に記載の樹脂成形品の製造方法。