JP2783907B2 - 熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置 - Google Patents
熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置Info
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Description
（産業上の利用分野） 本発明は、熱可塑性樹脂をベースマトリックスとし、
強化繊維に配向性を持たせた高性能繊維強化複合シート
から、立体的成形品を連続サイクルで加熱圧縮成形する
熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置
に関する。 （従来の技術） 現在実用化されている樹脂系複合材料の成形方法は、
強化材料の含有率と樹脂の種類により第13図のように分
類することができる。 即ち、熱可塑性樹脂の場合、補強材体積含有率が50％
≦であれば、プリプレグ成形や引き抜き成形、補強材体
積含有率が50％≧であれば、射出成形やスタンパブルシ
ート成形によっている。また、熱硬化性樹脂の場合、補
強材体積含有率が50％≦であれば、フィラメントワイン
ディング成形、引き抜き成形やハンドレイアップ成形、
補強材体積含有率が50％≧であれば、SMC成形、BMC成形
やスプレー成形によっている。 なお、（ ）内は代表的な含有率％値を示す。 〔TEXXESハイブリッドファブリックの特性と応用井ノ
口、博一，工業材料Vol.37,No.1（1989.1）参照〕。 また、主な成形方法における成形品の強度例を第14図
に示す。なお、（ ）内は予想値を示す〔スタンパブル
シートに関する技術動向，越本 勝塑性と加工、Vol.2
9,No.333（1988−10）、及びTEXXES ハイブリッドファ
ブリックの特性と応用、井ノ口 博一，工業材料,Vol.3
7,No.1（1989.1） 参照〕。 ここでは、主として第13図中に示したプリプレグ成形
及び引き抜き成形における熱可塑性樹脂を、ベースマト
リックスとし、強化繊維に配向性を持たせるようにした
高強度成形品の成形を取扱う。 このような高強度成形品の成形方法と従来の強化プラ
スチック（FRP）成形法とを比較すると、樹脂系複合材
料の形成方法の一つとして圧縮形成方法があり、量産品
の形成方法として一般に採用されている。第13図に示す
（ａ）スタンパブルシート成形、（ｂ）SMC成形はこの
一例である。 これらの従来技術としての圧縮成形法は、熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂のベースマトリックスをガラス・炭素
等の繊維（短繊維、長繊維、長繊維マット）により補強
したものを材料として使用し、相対する型内での圧縮成
形中の材料流動を利用して、対象形状品に成形する方法
であり、良好な流動性を確保するために、繊維含有率は
通常50％以下の材料が使用されている。 樹脂系複合材料に使用される強化繊維（最新複合材料
・技術総覧，最近複合材料・技術総覧編集委員会,1990
年３月,P22（株）産業技術サービスセンター発行参照）
には、第15図に示すように、各形態があるが、従来、圧
縮成形に使用されているのは、短・長チョップドストラ
ンドを混入、又はチョップドストランドや連続ストラン
ドをマット化したものを強化材として使用しているもの
であり、各繊維同士はベースマトリックスである樹脂を
介在して、成形中に比較的自由に変形できるため、圧縮
成形に適している。 一方、ここで対象とするのは、熱可塑性樹脂をベース
マトリックスとし、強化繊維に配向性を持たせた高性能
繊維強化複合材料シート（一般には先端複合材料と称さ
れるものの一種）の圧縮成形方法である。これらに使用
される強化繊維は、第16図（最新複合材料・技術総覧、
最新複合材料・技術総覧編集委員会、1990年３月,P23
（株）産業技術サービスセンター発行参照）に代表され
る各種配向性を有する繊維（クロス）であり、50％以上
の体積含有率を確保する事も可能である。また、樹脂に
比べ強度レベルの高い繊維が材料全体の強度レベルを支
配するため、第14図に示すように、従来の強化プラスチ
ック成形品に比べ、強度面で優れている。 次に、先端複合材料（ACM）成形法における位置付け
について説明する。 ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）などの熱可塑性
樹脂は耐熱性が高く、衝撃に強く、修復も可能なため、
航空機を中心に応用が検討されてきた。しかし炭素，ガ
ラス等の織物に熱可塑性樹脂を含浸したシート（プリプ
レグ）は、室温では硬い板の状態なので、複雑な形状を
した成形型に沿って積層成形するのが難しいと考えられ
ていた。 一方、従来の熱硬化性樹脂を使ったプリプレグは柔か
で、しかも粘着性があるので成形は容易であったが、生
産性に問題があった。 従って、熱可塑性樹脂が今後の複合材料市場で熱硬化
性樹脂に取って代わるためには、技術的に簡単で、低コ
ストな成形法が求められた。 そこで登場したのが、熱可塑性樹脂を繊維に加工し
て、炭素，ガラス等の強化繊維と一緒に織り上げた混織
繊物である。繊物であるので柔軟性に富み、複雑な形状
にも加工でき、強化繊維と樹脂が両方とも繊維の状態で
からみ合っているので、加熱熔融して複合材料を作る
と、繊維と樹脂の混ざり具合も均一になる。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、混織繊物を成形する場合、素材が柔ら
かいために、ハンドリングが難しく、安定した高サイク
ル生産を行うには、やはり難点があった。 一方、金属成形の分野においては、長い歴史の中で種
々の高サイクル成形技術が確立されてきており、その中
で絞り加工を中心とした板金プレス成形（圧縮成形の一
種）は最も一般的な高サイクル成形方法の一つである。
樹脂系複合材料の分野でも一次素材として、炭素，ガラ
ス等の織物に熱可塑性樹脂を含浸したシート（プリプレ
グ）を使用することができれば、金属成形と同様に、最
も生産性の高い成形手法に成り得る。 次に、FRTPシートのスタンピングシステムの概念につ
いて第17図（最新複合材料・技術総覧、最新複合材料・
技術総覧編集委員会編集、1990年３月,P42（株）産業技
術サービスセンター発行参照）を用いて説明する。 熱可塑性樹脂の強化繊維シートとしては、スタンパブ
ルシート（FRTPシート）の成形が既知の技術である。 スタンパブルシートの圧縮成形（スタンピング）は、
適当な寸法に裁断したブランクを先ず予熱し、次いで、
樹脂の硬化する温度以下に保った金型に投入して加圧成
形するものである。 この成形法はシートを樹脂の融点以上に予熱し、樹脂
の流動により賦形するものであり、対象製品によって
は、予熱したシートを数枚重ね、異なった肉厚製品の成
形を行うことが可能である。 ここで、前記した各シートを下記のように呼称する。 （ａ）熱可塑性樹脂をベースマトリックスとし、強化繊
維に配向性を持たせた高性能繊維強化複合材料シートを
熱可塑ACMシート、（ｂ）スタンパブルシートをFRTPシ
ート、（ｃ）熱硬化樹脂シートをFRPシート、第17図に
示すプロセス構成では成形装置とは別置きの加熱炉にて
予熱したブランクをプレス内に搬入後圧縮成形する。こ
の方法は、従来のFRTPシートの成形には十分適用できた
が、本発明で述べるACMシートから立体的成形品を連続
サイクルで加熱圧縮成形する時には下記の問題があっ
た。 （１）熱可塑ACMシートは、強度面で優れた特性を有す
るため、シート素材は0.3mm程度の薄厚品の要求があ
る。 （２）一方、熱可塑ACMシートの成形は、強化繊維の形
態を保つため、樹脂の融点以下の温度に予熱し、主とし
て樹脂の塑性変形による賦形が適している。従って、素
材の予熱温度範囲が、FRTPシートに比べて狭い。 （３）別置きの加熱炉にて予熱したブランクをプレス内
に搬入する場合、搬入及び成形迄に一定時間（従来には
５秒〜30秒程度）以上を要すると、素材温度は成形可能
温度以下になり、良好な製品が成形できない。これらに
要する代表的な動作は以下のようである。 加熱終了［シート炉外搬出］シートクランププ
レス内搬入シート金型積載搬送装置退避金型降下
［成形］となる。 （４）搬送速度を早めることにより、サイクルタイム短
縮を図る場合、素材周囲の空気抵抗が増すことにより、
やはり、素材温度は急激に降下してしまう。 本発明は、上記問題点を除去し、熱可塑性樹脂をベー
スマトリックスとし、強化繊維に配向性を持たせ、高性
能繊維強化複合材料シートから、立体的成形品を連続サ
イクルで加熱圧縮成形することにより、加熱から成形に
至る時間を短縮し、成形時の温度降下を最小限に押さ
え、信頼性の高い製品を成形し得る熱可塑性樹脂高性能
繊維強化複合材料シートの成形装置を提供することを目
的とする。 （課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、 〔１〕熱可塑性樹脂をベースマトリックスとし、強化繊
維に配向性を持たせた高性能繊維強化複合材料シートか
ら、立体的成形品を連続サイクルで加熱圧縮成形する熱
可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置に
おいて、前記成形装置は、シート成形装置とこのシート
成形装置に隣接して設けられたシート供給装置、加熱装
置、シート取出装置とから成り、前記シート供給装置
は、前記シートを載置するシート積載装置と、このシー
ト積載装置に載置されたシートを持ち上げるシートリフ
ト装置と、このシートリフト装置に保持されたシートを
クランプ機構にてクランプして、前記シート成形装置の
加熱・成形ゾーン（Ｃ）に搬送するシートクランプ・搬
送装置とから成り、前記加熱装置は、前記シート成形装
置の側方より前記加熱・成形ゾーン（Ｃ）に移動可能な
ヒータ（67、68）を有し、前記シート成形装置は、雄型
（６）と、雌型（１）と、前記雄型（６）側に昇降可能
に設けられ、かつ、前記クランプ機構でクランプされた
シートのクランプ位置より内側に位置し、雌型側部材に
対向する押さえプレート（４）とを設けるようにしたも
のである。 〔２〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記シート積載装置
は、架台（16）と、この架台（16）にスライド可能に設
けられたシート積載台車（17）と、このシート積載台車
（17）をシート供給位置に位置決めするための位置決め
機構（18、21、22）とから構成するようにしたものであ
る。 〔３〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記シートリフト装
置は、前記シート積載装置に載置されたシートを吸着す
る吸着部材（26、27）と、この吸着部材（26、27）を上
下方向に案内するリフトガイド（30）と、前記吸着部材
（26、27）を昇降させる駆動装置（29）とから構成さ
れ、前記吸着部材（26、27）でシートをシート搬送レベ
ルまで持ち上げて前記クランプ機構に供給するようにし
たものである。 〔４〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記シートクランプ
・搬送装置は、前記シート積載装置の上方に設けられ、
前記加熱・成形ゾーン（Ｃ）側に伸縮可能な一対の多段
レール（32、33、34）と、この一対の多段レール（32、
33、34）の間隔を調整する間隔調整機構と、前記多段レ
ール（32、33、34）の先端側レール（34）に設けられた
シートをクランプするクランプ機構とから構成するよう
にしたものである。 〔５〕上記〔４〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記クランプ機構
は、前記先端側レール（34）に沿って設けられた軸（5
0）と、この軸（50）を回転させるアクチュエータ（4
9）と、前記軸（50）に沿って移動可能な複数のクラン
プロッド（64）と、このクランプロッド（64）に対向し
て設けられた、シートクランプアーム（65）とから構成
するようにしたものである。 〔６〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記加熱装置は、ヒ
ータ（67、68）と、このヒータ（67、68）が取り付けら
れ、前記シート成形装置の側方より前記加熱・成形ゾー
ン（Ｃ）に移動可能なヒータ取付フレーム（69、70）
と、このヒータ取付フレーム（69、70）を移動させる駆
動装置とから構成され、前記ヒータ（67、68）は前記加
熱・成形ゾーン（Ｃ）に入った際、前記クランプ機構に
干渉しない高さに設定されるようにしたものである。 〔７〕上記〔１〕又は〔２〕記載の熱可塑性樹脂高性能
繊維強化複合材料シートの成形装置において、前記加熱
装置の駆動装置は、ヒータ取付フレーム（69、70）の移
動方向と直交する方向に設けられた駆動ピニオン軸（7
5）と、この駆動ピニオン軸（75）に設けられた大径の
第２の駆動ピニオン（76）、小径の第１の駆動ピニオン
（74）と、前記第２の駆動ピニオン（76）と噛み合うと
共に、前記ヒータ取付フレーム（69、70）の移動方向に
沿って設けられた第２の駆動ラック（77）と、前記第１
の駆動ピニオン（74）と噛み合うと共に、伸縮可能なア
クチュエータ（72）に取り付けられた第１の駆動ラック
（73）とから構成するようにしたものである。 〔８〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記シート成形装置
の雌型側部材は、前記雌型（１）であり、この雌型
（１）と前記押さえプレート（４）とで、前記クランプ
機構でクランプされたシートを挟持するようにしたもの
である。
強化繊維に配向性を持たせた高性能繊維強化複合シート
から、立体的成形品を連続サイクルで加熱圧縮成形する
熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置
に関する。 （従来の技術） 現在実用化されている樹脂系複合材料の成形方法は、
強化材料の含有率と樹脂の種類により第13図のように分
類することができる。 即ち、熱可塑性樹脂の場合、補強材体積含有率が50％
≦であれば、プリプレグ成形や引き抜き成形、補強材体
積含有率が50％≧であれば、射出成形やスタンパブルシ
ート成形によっている。また、熱硬化性樹脂の場合、補
強材体積含有率が50％≦であれば、フィラメントワイン
ディング成形、引き抜き成形やハンドレイアップ成形、
補強材体積含有率が50％≧であれば、SMC成形、BMC成形
やスプレー成形によっている。 なお、（ ）内は代表的な含有率％値を示す。 〔TEXXESハイブリッドファブリックの特性と応用井ノ
口、博一，工業材料Vol.37,No.1（1989.1）参照〕。 また、主な成形方法における成形品の強度例を第14図
に示す。なお、（ ）内は予想値を示す〔スタンパブル
シートに関する技術動向，越本 勝塑性と加工、Vol.2
9,No.333（1988−10）、及びTEXXES ハイブリッドファ
ブリックの特性と応用、井ノ口 博一，工業材料,Vol.3
7,No.1（1989.1） 参照〕。 ここでは、主として第13図中に示したプリプレグ成形
及び引き抜き成形における熱可塑性樹脂を、ベースマト
リックスとし、強化繊維に配向性を持たせるようにした
高強度成形品の成形を取扱う。 このような高強度成形品の成形方法と従来の強化プラ
スチック（FRP）成形法とを比較すると、樹脂系複合材
料の形成方法の一つとして圧縮形成方法があり、量産品
の形成方法として一般に採用されている。第13図に示す
（ａ）スタンパブルシート成形、（ｂ）SMC成形はこの
一例である。 これらの従来技術としての圧縮成形法は、熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂のベースマトリックスをガラス・炭素
等の繊維（短繊維、長繊維、長繊維マット）により補強
したものを材料として使用し、相対する型内での圧縮成
形中の材料流動を利用して、対象形状品に成形する方法
であり、良好な流動性を確保するために、繊維含有率は
通常50％以下の材料が使用されている。 樹脂系複合材料に使用される強化繊維（最新複合材料
・技術総覧，最近複合材料・技術総覧編集委員会,1990
年３月,P22（株）産業技術サービスセンター発行参照）
には、第15図に示すように、各形態があるが、従来、圧
縮成形に使用されているのは、短・長チョップドストラ
ンドを混入、又はチョップドストランドや連続ストラン
ドをマット化したものを強化材として使用しているもの
であり、各繊維同士はベースマトリックスである樹脂を
介在して、成形中に比較的自由に変形できるため、圧縮
成形に適している。 一方、ここで対象とするのは、熱可塑性樹脂をベース
マトリックスとし、強化繊維に配向性を持たせた高性能
繊維強化複合材料シート（一般には先端複合材料と称さ
れるものの一種）の圧縮成形方法である。これらに使用
される強化繊維は、第16図（最新複合材料・技術総覧、
最新複合材料・技術総覧編集委員会、1990年３月,P23
（株）産業技術サービスセンター発行参照）に代表され
る各種配向性を有する繊維（クロス）であり、50％以上
の体積含有率を確保する事も可能である。また、樹脂に
比べ強度レベルの高い繊維が材料全体の強度レベルを支
配するため、第14図に示すように、従来の強化プラスチ
ック成形品に比べ、強度面で優れている。 次に、先端複合材料（ACM）成形法における位置付け
について説明する。 ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）などの熱可塑性
樹脂は耐熱性が高く、衝撃に強く、修復も可能なため、
航空機を中心に応用が検討されてきた。しかし炭素，ガ
ラス等の織物に熱可塑性樹脂を含浸したシート（プリプ
レグ）は、室温では硬い板の状態なので、複雑な形状を
した成形型に沿って積層成形するのが難しいと考えられ
ていた。 一方、従来の熱硬化性樹脂を使ったプリプレグは柔か
で、しかも粘着性があるので成形は容易であったが、生
産性に問題があった。 従って、熱可塑性樹脂が今後の複合材料市場で熱硬化
性樹脂に取って代わるためには、技術的に簡単で、低コ
ストな成形法が求められた。 そこで登場したのが、熱可塑性樹脂を繊維に加工し
て、炭素，ガラス等の強化繊維と一緒に織り上げた混織
繊物である。繊物であるので柔軟性に富み、複雑な形状
にも加工でき、強化繊維と樹脂が両方とも繊維の状態で
からみ合っているので、加熱熔融して複合材料を作る
と、繊維と樹脂の混ざり具合も均一になる。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、混織繊物を成形する場合、素材が柔ら
かいために、ハンドリングが難しく、安定した高サイク
ル生産を行うには、やはり難点があった。 一方、金属成形の分野においては、長い歴史の中で種
々の高サイクル成形技術が確立されてきており、その中
で絞り加工を中心とした板金プレス成形（圧縮成形の一
種）は最も一般的な高サイクル成形方法の一つである。
樹脂系複合材料の分野でも一次素材として、炭素，ガラ
ス等の織物に熱可塑性樹脂を含浸したシート（プリプレ
グ）を使用することができれば、金属成形と同様に、最
も生産性の高い成形手法に成り得る。 次に、FRTPシートのスタンピングシステムの概念につ
いて第17図（最新複合材料・技術総覧、最新複合材料・
技術総覧編集委員会編集、1990年３月,P42（株）産業技
術サービスセンター発行参照）を用いて説明する。 熱可塑性樹脂の強化繊維シートとしては、スタンパブ
ルシート（FRTPシート）の成形が既知の技術である。 スタンパブルシートの圧縮成形（スタンピング）は、
適当な寸法に裁断したブランクを先ず予熱し、次いで、
樹脂の硬化する温度以下に保った金型に投入して加圧成
形するものである。 この成形法はシートを樹脂の融点以上に予熱し、樹脂
の流動により賦形するものであり、対象製品によって
は、予熱したシートを数枚重ね、異なった肉厚製品の成
形を行うことが可能である。 ここで、前記した各シートを下記のように呼称する。 （ａ）熱可塑性樹脂をベースマトリックスとし、強化繊
維に配向性を持たせた高性能繊維強化複合材料シートを
熱可塑ACMシート、（ｂ）スタンパブルシートをFRTPシ
ート、（ｃ）熱硬化樹脂シートをFRPシート、第17図に
示すプロセス構成では成形装置とは別置きの加熱炉にて
予熱したブランクをプレス内に搬入後圧縮成形する。こ
の方法は、従来のFRTPシートの成形には十分適用できた
が、本発明で述べるACMシートから立体的成形品を連続
サイクルで加熱圧縮成形する時には下記の問題があっ
た。 （１）熱可塑ACMシートは、強度面で優れた特性を有す
るため、シート素材は0.3mm程度の薄厚品の要求があ
る。 （２）一方、熱可塑ACMシートの成形は、強化繊維の形
態を保つため、樹脂の融点以下の温度に予熱し、主とし
て樹脂の塑性変形による賦形が適している。従って、素
材の予熱温度範囲が、FRTPシートに比べて狭い。 （３）別置きの加熱炉にて予熱したブランクをプレス内
に搬入する場合、搬入及び成形迄に一定時間（従来には
５秒〜30秒程度）以上を要すると、素材温度は成形可能
温度以下になり、良好な製品が成形できない。これらに
要する代表的な動作は以下のようである。 加熱終了［シート炉外搬出］シートクランププ
レス内搬入シート金型積載搬送装置退避金型降下
［成形］となる。 （４）搬送速度を早めることにより、サイクルタイム短
縮を図る場合、素材周囲の空気抵抗が増すことにより、
やはり、素材温度は急激に降下してしまう。 本発明は、上記問題点を除去し、熱可塑性樹脂をベー
スマトリックスとし、強化繊維に配向性を持たせ、高性
能繊維強化複合材料シートから、立体的成形品を連続サ
イクルで加熱圧縮成形することにより、加熱から成形に
至る時間を短縮し、成形時の温度降下を最小限に押さ
え、信頼性の高い製品を成形し得る熱可塑性樹脂高性能
繊維強化複合材料シートの成形装置を提供することを目
的とする。 （課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、 〔１〕熱可塑性樹脂をベースマトリックスとし、強化繊
維に配向性を持たせた高性能繊維強化複合材料シートか
ら、立体的成形品を連続サイクルで加熱圧縮成形する熱
可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置に
おいて、前記成形装置は、シート成形装置とこのシート
成形装置に隣接して設けられたシート供給装置、加熱装
置、シート取出装置とから成り、前記シート供給装置
は、前記シートを載置するシート積載装置と、このシー
ト積載装置に載置されたシートを持ち上げるシートリフ
ト装置と、このシートリフト装置に保持されたシートを
クランプ機構にてクランプして、前記シート成形装置の
加熱・成形ゾーン（Ｃ）に搬送するシートクランプ・搬
送装置とから成り、前記加熱装置は、前記シート成形装
置の側方より前記加熱・成形ゾーン（Ｃ）に移動可能な
ヒータ（67、68）を有し、前記シート成形装置は、雄型
（６）と、雌型（１）と、前記雄型（６）側に昇降可能
に設けられ、かつ、前記クランプ機構でクランプされた
シートのクランプ位置より内側に位置し、雌型側部材に
対向する押さえプレート（４）とを設けるようにしたも
のである。 〔２〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記シート積載装置
は、架台（16）と、この架台（16）にスライド可能に設
けられたシート積載台車（17）と、このシート積載台車
（17）をシート供給位置に位置決めするための位置決め
機構（18、21、22）とから構成するようにしたものであ
る。 〔３〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記シートリフト装
置は、前記シート積載装置に載置されたシートを吸着す
る吸着部材（26、27）と、この吸着部材（26、27）を上
下方向に案内するリフトガイド（30）と、前記吸着部材
（26、27）を昇降させる駆動装置（29）とから構成さ
れ、前記吸着部材（26、27）でシートをシート搬送レベ
ルまで持ち上げて前記クランプ機構に供給するようにし
たものである。 〔４〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記シートクランプ
・搬送装置は、前記シート積載装置の上方に設けられ、
前記加熱・成形ゾーン（Ｃ）側に伸縮可能な一対の多段
レール（32、33、34）と、この一対の多段レール（32、
33、34）の間隔を調整する間隔調整機構と、前記多段レ
ール（32、33、34）の先端側レール（34）に設けられた
シートをクランプするクランプ機構とから構成するよう
にしたものである。 〔５〕上記〔４〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記クランプ機構
は、前記先端側レール（34）に沿って設けられた軸（5
0）と、この軸（50）を回転させるアクチュエータ（4
9）と、前記軸（50）に沿って移動可能な複数のクラン
プロッド（64）と、このクランプロッド（64）に対向し
て設けられた、シートクランプアーム（65）とから構成
するようにしたものである。 〔６〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記加熱装置は、ヒ
ータ（67、68）と、このヒータ（67、68）が取り付けら
れ、前記シート成形装置の側方より前記加熱・成形ゾー
ン（Ｃ）に移動可能なヒータ取付フレーム（69、70）
と、このヒータ取付フレーム（69、70）を移動させる駆
動装置とから構成され、前記ヒータ（67、68）は前記加
熱・成形ゾーン（Ｃ）に入った際、前記クランプ機構に
干渉しない高さに設定されるようにしたものである。 〔７〕上記〔１〕又は〔２〕記載の熱可塑性樹脂高性能
繊維強化複合材料シートの成形装置において、前記加熱
装置の駆動装置は、ヒータ取付フレーム（69、70）の移
動方向と直交する方向に設けられた駆動ピニオン軸（7
5）と、この駆動ピニオン軸（75）に設けられた大径の
第２の駆動ピニオン（76）、小径の第１の駆動ピニオン
（74）と、前記第２の駆動ピニオン（76）と噛み合うと
共に、前記ヒータ取付フレーム（69、70）の移動方向に
沿って設けられた第２の駆動ラック（77）と、前記第１
の駆動ピニオン（74）と噛み合うと共に、伸縮可能なア
クチュエータ（72）に取り付けられた第１の駆動ラック
（73）とから構成するようにしたものである。 〔８〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記シート成形装置
の雌型側部材は、前記雌型（１）であり、この雌型
（１）と前記押さえプレート（４）とで、前記クランプ
機構でクランプされたシートを挟持するようにしたもの
である。
〔９〕上記〔１〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置において、前記シート成形装置
の雄型（６）及び雌型（１）は、それぞれ昇降可能なス
ライド（２、７）に設けるようにしたものである。 〔10〕請求項
合材料シートの成形装置において、前記シート成形装置
の雄型（６）及び雌型（１）は、それぞれ昇降可能なス
ライド（２、７）に設けるようにしたものである。 〔10〕請求項
〔９〕記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化
複合材料シートの成形装置において、前記昇降可能なス
ライド（２）とシート成形装置の本体フレームとの間に
スライドロック機構を設け、このスライドロック機構
は、前記本体フレームに設けられたロックロッド（12
1）と、このロックロッド（121）と対向及び対向位置か
ら側方に退避した位置とを移動可能なロックバー（11
8）と、このロックバー（118）を移動させるアクチュエ
ータ（107）とから構成するようにしたものである。 （作用） 本発明によれば、第１図に示すように、装置の元位置
から、搬送装置にて、高性能繊維強化複合材料シート
（以下、単にシートという）11が成形ゾーンに搬送され
る。シート11の端はシートクランプ10で支持される。次
に、ヒータ12が成形ゾーンに入り、シート11を加熱す
る。次に、シート11を所定温度に加熱し、ヒータ12が退
避後、シリンダ３及び８を駆動して雌型１、押さえプレ
ート４にてシート11をクランプする。ここで、シリンダ
９を駆動して雄型６もシート11に接近させる。次に、雄
型６が最適な速度で上昇し、シート成形を行う。次に、
シリンダ９を駆動して雄型６が降下後、シリンダ３及び
８の駆動により、雌型1,押さえプレート４が開き、成形
品13の取り出しを行う。 （実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。 まず、その基本成形プロセスについて、第１図を用い
て説明する。 この図において、１は雌型、２は上スライド、３はシ
リンダ、４は押さえプレート、５は押さえスライド、６
は雄型、７は下スライド、8,9はシリンダ、10はシート
クランプ、11はシート、12はヒータ、13は成形品であ
る。 そして、押さえプレート４は、シートクランプ10でク
ランプされたシート11のクランプ位置より内側に位置
し、雌型１に対向するように配設されている。 まず、第１図（ａ）に示すように、装置が元位置にセ
ットされる。 次に、第１図（ｂ）に示すように、搬送装置（図示な
し）にてシート11が加熱・成形ゾーンＣ（第３図及び第
４図参照）に搬送される。この時、シート11の端はシー
トクランプ10で支持される。 次に、第１図（ｃ）に示すように、ヒータ12が加熱・
成形ゾーンＣに入り、シート11を加熱する。次に、第１
図（ｄ）に示すように、シート11を所定温度に加熱し、
ヒータ12が退避後、シリンダ３及び８を駆動して、雌型
１、押さえプレート４にてシート11をクランプする。こ
こで、シリンダ９を駆動して雄型６もシート11に接近さ
せる。 次に、第１図（ｅ）に示すように、雄型６が最適な速
度で上昇し、シート成形を行う。 次に、シリンダ９を駆動して雄型６が降下後、シリン
ダ３及び８の駆動により雌型１、押さえプレート４が開
き、成形品13の取り出しが可能になる。 次に、本装置の基本構成を第２図を用いて説明する。 第２図は本発明の実施例を示す熱可塑性樹脂高性能繊
維強化複合材料シートの成形装置の全体斜視図であり、
第２図（ａ）はその前面斜視図、第２図（ｂ）はその後
面斜視図、第３図はその成形装置の基本配置図、第４図
はその成形装置の外観図であり、第４図（ａ）はその成
形装置の平面図、第４図（ｂ）はその成形装置の正面
図、第４図（ｃ）はその成形装置の右側面図である。 これらの図に示すように、第１のゾーンＡにはシート
供給装置が設けられ、シート供給装置は、シート積載装
置、シートリフト装置及びシートクランプ・搬送（シー
トハンドリング）装置から成る。また、第２のゾーンＢ
には加熱装置が設けられ、ヒータが待機可能になってい
る。第３のゾーンＣは加熱・成形ゾーンであり、シート
成形装置が設けられている。第４のゾーンＤは製品取出
しゾーンで、シート取出装置が設けられている。 そして、シート成形装置に隣接して、シート供給装
置、加熱装置及びシート取出装置が設けられている。 次いで、第５図は第１のゾーンＡに設けられるシート
積載装置の構成図であり、第５図（ａ）はそのシート積
載装置の平面図、第５図（ｂ）はそのシート積載装置の
シート積載台車の構成図、第５図（ｃ）はそのシート積
載装置のシート積載台車のストッパ部の構成図、第５図
（ｄ）は第５図（ｂ）のＢ部の構成図、第５図（ｅ）及
び第５図（ｆ）は第５図（ｂ）のＡ部の構成図である。 図中、16は架台、17はシート積載台車、18はシート位
置決めガイド、19はシート、20は助手、21は後退端スト
ッパ、22は前進端ストッパ、23はスライドレール、24は
スプリングプランジャ、25はクッションゴムである。 シート積載装置は、架台16と、この架台16にスライド
可能に設けられたシート積載台車17と、このシート積載
台車17をシート供給位置に位置決めするための位置決め
機構とから構成されている。位置決め機構は、シート積
載台車17に設けられたシート位置決めガイド18と、架台
16に設けられた後退端ストッパ21、前進端ストッパとか
らなる。 これらの図に示すように、シート積載装置は、成形に
供するシート19を装置内に装入する機構を有する。シー
ト19はシート積載台車17上に必要枚数置かれ、シート位
置決めガイド18にて位置決めされる。シート積載台車17
はスライドレール23を介して架台16上を滑動する。シー
ト積載台車17の前進、後退端は後退端ストッパ21、前進
端ストッパ22の各ストッパにて決められる。また、各端
位置にてスプリングプランジャ24がロック機構となり、
シート積載台車17の前後方向のガタツキを防止する。 次に、第６図はシートリフト装置の構成図であり、第
６図（ａ）はそのシートリフト装置の前面図、第６図
（ｂ）はそのシートリフト装置の側面図である。 図中、26はバキュームパッド、27はバキュームパッド
取付板、28はブラケット、29はシートリフト用シリン
ダ、30はリフトガイド、31はスライドプレートである。 シートリフト装置は、シート積載装置に載置されたシ
ート19を吸着する吸着部材と、この吸着部材を上下方向
に案内するリフトガイド30と、吸着部材を昇降させるシ
ートリフト用シリンダ29とから構成されている。 吸着部材は、ブラケット28に取付けられたバキューム
パッド取付板27と、バキュームパッド取付板に取り付け
られたバキュームパッド26とから成る。 これらの図に示すように、シートリフト装置はシート
積載装置にセットされたシート19を一枚ずつ搬送装置に
供給する。即ち、シート19はバキュームパッド26にて吸
引され、シートリフト用シリンダ29にてシート搬送レベ
ルまで持ち上げられる。バキュームパッド26はバキュー
ムパッド取付板27を介してブラケット28に固定され、ブ
ラケット28はシートサイズに応じて、スライドプレート
31の最適位置に固定される。スライドプレート31はジョ
イントを介して、シートリフト用シリンダ29に接続さ
れ、リフトガイド30によりガイドされ昇降する。 次に、第７図はシートクランプ・搬送（シートハンド
リング）装置の構成図であり、第７図（ａ）はシートク
ランプ・搬送（シートハンドリング）装置の全体構成
図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）のＡ−Ａ線矢視図、第
７図（ｃ）は第７図（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視図、第７図
（ｄ）は第７図（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図、第７図（ｅ）
は第７図（ａ）のＤ−Ｄ線矢視図、第７図（ｆ）は第７
図（ａ）のＥ−Ｅ線矢視図である。 図中、32は１段レール、33は２段レール、34は３段レ
ール、35は第１のストッパ、36は第２のストッパ、37は
第３のストッパ、38は第４のストッパ、39は第１のスト
ッパプレート、40は第２のストッパプレート、41はハン
ドル車、42はテンションレバー、43はギヤボックス、44
は連結ロッド、45はカップリング、46は幅調整シャフト
（右ネジ）、47は幅調整シャフト（左ネジ）、48は連絡
ジョイント、49はクランプロッド回転用ロータリーアク
チュエータ、50はスプライン軸、51はシート搬送シリン
ダ、52はブラケット、53はピローブロック、54は連結ロ
ッド、55はシャフトサポート、56はリニアブッシュ、57
はシャフト、58はピローブロック、59は３段レール、60
はショイト、61はローラフォロア、62は偏心形カムフォ
ロア、63は圧縮コイルバネ、64はクランプロッド、65は
シートクランプアーム、66はクランプボスである。 これらの図に示すように、シート積載装置上に位置
し、シートリフト装置により持ち上げられたシート19
（図６参照）をクランプし、加熱・成形ゾーンＣ第３図
及び第４図参照）へと搬送する。また、シートサイズに
応じて、クランプ幅、位置を調整できる機構を内蔵して
いる。 クランプ機構は、１段レール32、２段レール33、３段
レール34からなる３段伸長式レール内に内蔵され、待機
位置にて収縮状態にあるレールは、シート搬送シリンダ
51により伸ばされ、加熱・成形ゾーンＣのシート19を搬
送する。クランプ機構〔第７図（ｆ）参照〕は、搬送方
向に対し左右に各１式設置され、シートクランプアーム
65とクランプロッド64にてシート19をクランプする。ク
ランプロッド64は圧縮コイルバネ63を介してクランプボ
ス66に取り付られ、クランプロッド回転用ロータリーア
クチュエータ49により旋回運動する。クランプボス66は
クランプロッド回転用ロータリーアクチュエータ49にて
旋回運動するスプライン軸50上を滑動可能であり、任意
のクランプ位置に固定することができる。シートクラン
プアーム65はレールう上に固定され、クランプロッド64
に対応する任意の位置に調整可能である。１段レール3
2、２段レール33、３段レール34からなる３段伸長式レ
ールは、偏心形カムフォロア62、ローラフォロア61によ
りガイドされ、かつジョイント60により各中心方向のタ
レを防止している。各レール上には、１段レール32、２
段レール33、３段レール34、ストッパ35、36,37,38及び
ストッパプレート39,40が固定され、シート搬送、待機
位置方向に位置決めがなされる。１段レール32はリニア
ブッシュ56を介してシャフト57上を滑動し、シャフト57
はシャフトサポート55を介して本体架台に固定される。
１段レール32は２箇所に設けた幅調整シャフト（右ネ
ジ）46、幅調整シャフト（左ネジ）47により、幅調整が
可能であり、連結ロッド44により同期される。これら駆
動軸はハンドル車41により手動回転され、テンションレ
バー42により固定される。 次に、第８図は加熱装置の構成図であり、第８図
（ａ）はその平面図、第８図（ｂ）は第８図（ａ）のＡ
−Ａ線矢視図、第８図（ｃ）は第８図（ａ）のＢ−Ｂ線
矢視図、第８図（ｄ）は第８図（ａ）のＣ−Ｃ線断面
図、第８図（ｅ）は第８図（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、第
８図（ｆ）は第８図（ｃ）のＥ−Ｅ線断面図である。 図中、67は上ヒータ、68は下ヒータ、69は上ヒータ取
付フレーム、70は下ヒータ取付フレーム、71はヒータフ
レーム、72は駆動シリンダ、73は第１の駆動ラック、74
は第１の駆動ピニオン、75は第２の駆動ピニオン軸、76
は第２の駆動ピニオン、77は第２の駆動ラック、78は車
輪、79はレール、80はレールフレーム、81はラック取付
プレート、82はプレートガイド、83はライドライナ、84
はラックサポート、85は第１のショックアブゾーバ、86
は第２のショックアブゾーバである。 これらの図に示すように、上下ヒータ67,68は上下ヒ
ータ取付フレーム69,70を介してヒータフレーム71に固
定される。ヒータフレーム71は車輪78を付帯し、レール
フレーム80上のレール79の面を滑動できる。ヒータフレ
ーム71の移動は、駆動装置により行われ、その駆動装置
は、上・下ヒータ取付フレーム69、70の移動方向と直交
する方向に設けられた第２の駆動ピニオン軸75と、第２
のピニオン軸75に設けられた大径の第２の駆動ピニオン
76、小径の第１の駆動ピニオン74と、第２の駆動ピニオ
ン76と噛み合うと共に、ヒータ取付フレーム69、70の移
動方向に沿って設けられた第２の駆動ラック77と、第１
の駆動ピニオン74と噛み合うと共に、伸縮可能な駆動シ
リンダ72に取り付けられた第１の駆動ラック73とから構
成されている。 また、上下ヒータ67、68は加熱・成形ゾーン（Ｃ）に
入った際、シートのクランプ機構に干渉しない高さに設
定されている。 そして、駆動シリンダ72の上下作動により第１の駆動
ピニオン74、第２の駆動ピニオン76を介して上下ヒータ
67,68の出し入れを行う。ヒータフレーム71の作動端に
はショックアブソーバ85,86を設置し、高速作動時の衝
撃吸収を行う。第１の駆動ラック73はラック取付プレー
ト81、スライドライナ83を介してラックサポート84に添
って滑動し、プレートガイド82によってガイドされる。 次に、第９図は成形装置の構成図であり、第９図
（ａ）はその成形装置の正面図、第９図（ｂ）はその成
形装置の側面図、第９図（ｃ）は第９図（ａ）のＡ−
Ａ′線矢視図、第９図（ｄ）は第９図（ａ）のＢ−Ｂ′
線矢視図、第９図（ｅ）は第９図（ｃ）のＣ−Ｃ線矢視
図、第９図（ｆ）は第９図（ｅ）のＤ−Ｄ線矢視図、第
９図（ｇ）は第９図（ｅ）のＥ−Ｅ線矢視図である。第
10図はスライドロック装置の構成図であり、第10図
（ａ）はそのスライドロック装置の平面図、第10図
（ｂ）はそのスライドロック装置の側面図である。 図中、91は上プレート、92は下プレート、93はタイバ
ー、94はタイバーナット、95は上スライド、96は押さえ
スライド、97は上スライドシリンダ、98は第１のシリン
ダジョイント、99は押さえスライドシリンダ、100は第
３のシリンダジョイント、101はメインシリンダ、102は
下スライド、103はベースマウント、104はエジェクトシ
リンダ、105は第２のシリンダジョイント、106はエジェ
クトプレート、107は上スライドロックシリンダ、108は
ストッパロッド、109はブッシュ押工、110はストッパブ
ッシュ、111はナット、112はメインバー、113はトラニ
オンサパート、114は第１のバーガイド、115は第２のバ
ーガイド、116は第１のスライドバー、117は第２のスラ
イドバー、118はロックバー、119はプレート押工、120
はバープレート、121はロックロッド、122はロックガイ
ド、123はバージョイントである。 これらの図に示すように、上プレート91、下プレート
92を４本のタイバー93及びタイバーナット94にて締結す
る。上スライド95、押さえスライド96が各々タイバー93
をガイドに、上押さえスライドシインダ97,99にて上下
方向に駆動される。また、下スライド102が押さえスラ
イド96と独立にメインシリンダ101にて上下方向に駆動
される。上スライド95の降下位置端は、４箇所に設けた
ストッパロッド108にて位置決めされ、降下時の位置は
ナット111の回転量により微調整可能である。上スライ
ド95上にはスライドロック機構が設けられている。この
機構は、押さえスライド96、下スライド102の荷重反力
を上スライドシリンダ97で支持させず、ロックバー11
8、ロックロッド121、ロックガイド122を介して上スラ
イド95に直接伝えるものであり、上スライドシリンダ97
の能力軽減につながる。ロックバー118はスライドバー1
16、117、メインバー112を介して上スライドロックシリ
ンダ107により往復作動する。上スライド95には、製品
離型用のエジェクト機構が内蔵されている。第１のシリ
ンダジョイント98により、シリンダジョイント105を介
してエジェクトプレート106を上下させ、型に内蔵した
製品突き出しピンを作動させる。 次いで、第11図は製品取出し装置の構成図であり、第
11図（ａ）はその製品取出し装置の平面図、第11図
（ｂ）は第11図（ａ）のＡ−Ａ′線矢視図、第11図
（ｃ）は第11図（ｂ）の側面図である。 図中、131は受け板、132はスライドフレーム、133は
スライドガイド、134はロッドレスシリンダ、135はフレ
ームである。 上記した装置を用いて離型された製品を加熱・成形ゾ
ーンＣ（第３図及び第４図参照）外に搬送する。つま
り、スライドフレーム132に取り付けた受け板131は、ロ
ッドレスシリンダ134によりストローク作動し、離型さ
れた製品を加熱・成形ゾーンＣ外に搬送する。 次に、本発明の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料
シートの成形装置の各部の作用について説明する。 （１）シート積載装置 シート積載装置の全面カバーを開け、シート積載台車
17を全面に引き出す。必要枚数のシート19をガイド位置
にそって積載した後、シート積載台車17を元の位置に押
し込む。 （２）シートリフト装置 シート積載装置にセットされたシート19を１枚毎に搬
送レベルにまで持ち上げる。 （３）シートハンドリング装置 シートリフト装置により持ち上げられたシート19をク
ランプし（クランプ後、シートリフト装置の吸引機構は
切られる）、加熱・成形ゾーンＣに搬送する。シート19
のサイズ及び成形型との位置関係により、クランプ位置
は任意に調整できる。また、シートリフト時に、クラン
プ機構がシート19に干渉しないよう、クランプ作動はス
イングモーションをする。 （４）加熱装置 上下ヒータ67,68はヒータフレーム71内に吊架されて
いる。シート19との位置関係は、吊架ボルトにより調整
可能である。ヒータフレーム71は昇降シリンダの作動に
より、ラック／ピニオン／ラック機構を介して増速駆動
される。ストローク端には衝撃吸収機構を設けている。 （５）成形装置 代表的な作動フローを第12図のタイミング線図を参照
しながら説明する。 この図に示すように、上スライド２はシリンダ３にて
昇降するが、成形時はロック機構を作動させ、押さえス
ライドシリンダ８、メインシリンダ９の反力はロックバ
ー118、ロックロッド121、ロックガイド122を介して雌
型１にて支持する。加熱終了及びヒータ退避終了と同時
に上スライド２、押さえスライド５が昇降作動し、上ス
ライド２、押さえスライド５に取り付けた雌型１、押さ
えプレート４にてシート19をクランプする。その際、ロ
ック機構が作動する。その後、雄型６を取り付けた下ス
ライド７が上昇し成形する。製品冷却後、雄型６が降下
し、その後上スライド２、押さえスライド５が開閉す
る。加熱・成形ゾーンにシート19を搬送し、成形直前ま
でシート19をクランプしていた搬送装置が退避後、製品
取出し装置が前進し、上スライド２に内蔵された製品エ
ジェクタにて離型された製品を加熱・成形ゾーン外に搬
送する。 （６）製品取出し装置 加熱・成形ゾーンにシート19を搬送し、成形直前まで
シート19をクランプしていた搬送装置が退避後、製品取
出し装置が前進し、上スライド２に内蔵された製品エジ
ェクタにて離型された製品を加熱・成形ゾーン外に搬送
する。 なお、本発明によれば、熱可塑ACMシートの成形を可
能にする装置について説明したが、本装置は従来のFRTP
シートの成形にも使用できる。従来の装置と比べ加熱終
了から成形迄の時間が短くシート温度降下が少ないこと
から、シート加熱時のエネルギー省力化が図れ、また温
度条件の安定した成形ができることから、品質の安定、
信頼性の向上を図ることができる。 なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。 （発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、加熱
終了から成形迄の時間が短く、シート温度降下が少ない
ことから、シート加熱時のエネルギー省力化が図れ、ま
た、温度条件の安定した成形ができることから、品質の
安定、信頼性の向上を図ることができる。また、各構成
部分毎に、以下のような効果を奏することができる。 （１）シート積載装置においては、シートと成形型との
相対位置再現性を得るためには、シートを定位置に置く
必要がある。しかし、大サイズ（例:500mm□以上）のシ
ートを所定位置にセットするには装置内に体を乗り入れ
る必要が生じるため、作業性が悪く、ガイド調整にも時
間を要する。本発明の装置では、台車を出し入れ可能と
したので、これらの問題を解決することができる。ま
た、台車は位置決め機構により定位置に位置決めされる
ので、シート設定位置の信頼性も高い。 （２）シートリフト装置においては、シートの搬送及び
成形レベルは、成形時の監視性を良くするため、人間工
学的に1400mm程度が適している。一方、シートの積載高
さは同様に900mm程度が適している。本発明の装置は、
これらの作業、監視適正レベル間のシート移送を行うこ
とができ、ハンドリング装置の搬送動作と干渉する事な
く、積載台車から最短距離でシートの供給を行うことが
できる。 （３）シートハンドリング装置においては、搬送レール
を伸縮可能な多段レール構造とし、一段レールの相互間
隔を調整することにより、シート幅に応じたクランプ間
隔を容易に調節することができる。また、クランプ回転
軸上の任意位置にセット可能なクランプ機構により、シ
ート端の必要箇所をクランプすることができる。また、
多段レール構造のため、搬送装置の待機時（シートクラ
ンプ位置）には、加熱・成形ゾーンには搬送機構のガイ
ド部がなく、成形型の調整、段取り作業性が良い。搬送
及びクランプ用駆動機構は、加熱・成形ゾーンと反対側
に配置し、加熱・成形ゾーンでの加熱温度（最高600℃
程度）の影響を防止することができる。 （４）加熱装置においては、加熱後成形迄のシート温度
降下を防止するため、ヒータは高速にて退避する必要が
ある。このためシリンダ直動ではなく、増速機構を介し
て駆動する。（ヒータ退避速度例:500mm/sec〜100mm/se
c）。また、衝撃吸収機構の設置により、停止端の衝撃
を防止することができる。ヒータ及びシート間隔は、調
整可能とし、シートの加熱特性は合わせた加熱制御を可
能としている。また、加熱装置待機ゾーン及び加熱・成
形ゾーンは、防熱カバーで保護し、ヒータ加熱エネルギ
ーの放散を防止し、加熱〜成形までの温度降下を少なく
することができる。 （５）成形装置においては、成形時の荷重反力をロック
機構を介して上プレートにて支持するため、上シリンダ
能力が約1/10に軽減できる（一般的には、油圧駆動シリ
ンダが必要なものが、空気駆動シリンダで済ませること
ができる）。上スライドはヒータ退避後、瞬時に降下す
る必要があるので、油圧駆動にする場合、大形のアキュ
ムレータ、バルブ等が必要になり、ユニットが大型化し
てしまう。また、上押さえスライドを各々昇降可能と
し、ヒータ退避後の同時作動をすることにより、シート
クランプに要する時間短縮を図ることができる。 （６）製品取出し装置においては、加熱・成形ゾーンは
高温度の雰囲気であるので、駆動機構として、ロッドレ
スシリンダを用い、温度の影響を及ぼさない構造にして
いる。従って、信頼性の高い製品取り出しを行うことが
できる。
複合材料シートの成形装置において、前記昇降可能なス
ライド（２）とシート成形装置の本体フレームとの間に
スライドロック機構を設け、このスライドロック機構
は、前記本体フレームに設けられたロックロッド（12
1）と、このロックロッド（121）と対向及び対向位置か
ら側方に退避した位置とを移動可能なロックバー（11
8）と、このロックバー（118）を移動させるアクチュエ
ータ（107）とから構成するようにしたものである。 （作用） 本発明によれば、第１図に示すように、装置の元位置
から、搬送装置にて、高性能繊維強化複合材料シート
（以下、単にシートという）11が成形ゾーンに搬送され
る。シート11の端はシートクランプ10で支持される。次
に、ヒータ12が成形ゾーンに入り、シート11を加熱す
る。次に、シート11を所定温度に加熱し、ヒータ12が退
避後、シリンダ３及び８を駆動して雌型１、押さえプレ
ート４にてシート11をクランプする。ここで、シリンダ
９を駆動して雄型６もシート11に接近させる。次に、雄
型６が最適な速度で上昇し、シート成形を行う。次に、
シリンダ９を駆動して雄型６が降下後、シリンダ３及び
８の駆動により、雌型1,押さえプレート４が開き、成形
品13の取り出しを行う。 （実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。 まず、その基本成形プロセスについて、第１図を用い
て説明する。 この図において、１は雌型、２は上スライド、３はシ
リンダ、４は押さえプレート、５は押さえスライド、６
は雄型、７は下スライド、8,9はシリンダ、10はシート
クランプ、11はシート、12はヒータ、13は成形品であ
る。 そして、押さえプレート４は、シートクランプ10でク
ランプされたシート11のクランプ位置より内側に位置
し、雌型１に対向するように配設されている。 まず、第１図（ａ）に示すように、装置が元位置にセ
ットされる。 次に、第１図（ｂ）に示すように、搬送装置（図示な
し）にてシート11が加熱・成形ゾーンＣ（第３図及び第
４図参照）に搬送される。この時、シート11の端はシー
トクランプ10で支持される。 次に、第１図（ｃ）に示すように、ヒータ12が加熱・
成形ゾーンＣに入り、シート11を加熱する。次に、第１
図（ｄ）に示すように、シート11を所定温度に加熱し、
ヒータ12が退避後、シリンダ３及び８を駆動して、雌型
１、押さえプレート４にてシート11をクランプする。こ
こで、シリンダ９を駆動して雄型６もシート11に接近さ
せる。 次に、第１図（ｅ）に示すように、雄型６が最適な速
度で上昇し、シート成形を行う。 次に、シリンダ９を駆動して雄型６が降下後、シリン
ダ３及び８の駆動により雌型１、押さえプレート４が開
き、成形品13の取り出しが可能になる。 次に、本装置の基本構成を第２図を用いて説明する。 第２図は本発明の実施例を示す熱可塑性樹脂高性能繊
維強化複合材料シートの成形装置の全体斜視図であり、
第２図（ａ）はその前面斜視図、第２図（ｂ）はその後
面斜視図、第３図はその成形装置の基本配置図、第４図
はその成形装置の外観図であり、第４図（ａ）はその成
形装置の平面図、第４図（ｂ）はその成形装置の正面
図、第４図（ｃ）はその成形装置の右側面図である。 これらの図に示すように、第１のゾーンＡにはシート
供給装置が設けられ、シート供給装置は、シート積載装
置、シートリフト装置及びシートクランプ・搬送（シー
トハンドリング）装置から成る。また、第２のゾーンＢ
には加熱装置が設けられ、ヒータが待機可能になってい
る。第３のゾーンＣは加熱・成形ゾーンであり、シート
成形装置が設けられている。第４のゾーンＤは製品取出
しゾーンで、シート取出装置が設けられている。 そして、シート成形装置に隣接して、シート供給装
置、加熱装置及びシート取出装置が設けられている。 次いで、第５図は第１のゾーンＡに設けられるシート
積載装置の構成図であり、第５図（ａ）はそのシート積
載装置の平面図、第５図（ｂ）はそのシート積載装置の
シート積載台車の構成図、第５図（ｃ）はそのシート積
載装置のシート積載台車のストッパ部の構成図、第５図
（ｄ）は第５図（ｂ）のＢ部の構成図、第５図（ｅ）及
び第５図（ｆ）は第５図（ｂ）のＡ部の構成図である。 図中、16は架台、17はシート積載台車、18はシート位
置決めガイド、19はシート、20は助手、21は後退端スト
ッパ、22は前進端ストッパ、23はスライドレール、24は
スプリングプランジャ、25はクッションゴムである。 シート積載装置は、架台16と、この架台16にスライド
可能に設けられたシート積載台車17と、このシート積載
台車17をシート供給位置に位置決めするための位置決め
機構とから構成されている。位置決め機構は、シート積
載台車17に設けられたシート位置決めガイド18と、架台
16に設けられた後退端ストッパ21、前進端ストッパとか
らなる。 これらの図に示すように、シート積載装置は、成形に
供するシート19を装置内に装入する機構を有する。シー
ト19はシート積載台車17上に必要枚数置かれ、シート位
置決めガイド18にて位置決めされる。シート積載台車17
はスライドレール23を介して架台16上を滑動する。シー
ト積載台車17の前進、後退端は後退端ストッパ21、前進
端ストッパ22の各ストッパにて決められる。また、各端
位置にてスプリングプランジャ24がロック機構となり、
シート積載台車17の前後方向のガタツキを防止する。 次に、第６図はシートリフト装置の構成図であり、第
６図（ａ）はそのシートリフト装置の前面図、第６図
（ｂ）はそのシートリフト装置の側面図である。 図中、26はバキュームパッド、27はバキュームパッド
取付板、28はブラケット、29はシートリフト用シリン
ダ、30はリフトガイド、31はスライドプレートである。 シートリフト装置は、シート積載装置に載置されたシ
ート19を吸着する吸着部材と、この吸着部材を上下方向
に案内するリフトガイド30と、吸着部材を昇降させるシ
ートリフト用シリンダ29とから構成されている。 吸着部材は、ブラケット28に取付けられたバキューム
パッド取付板27と、バキュームパッド取付板に取り付け
られたバキュームパッド26とから成る。 これらの図に示すように、シートリフト装置はシート
積載装置にセットされたシート19を一枚ずつ搬送装置に
供給する。即ち、シート19はバキュームパッド26にて吸
引され、シートリフト用シリンダ29にてシート搬送レベ
ルまで持ち上げられる。バキュームパッド26はバキュー
ムパッド取付板27を介してブラケット28に固定され、ブ
ラケット28はシートサイズに応じて、スライドプレート
31の最適位置に固定される。スライドプレート31はジョ
イントを介して、シートリフト用シリンダ29に接続さ
れ、リフトガイド30によりガイドされ昇降する。 次に、第７図はシートクランプ・搬送（シートハンド
リング）装置の構成図であり、第７図（ａ）はシートク
ランプ・搬送（シートハンドリング）装置の全体構成
図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）のＡ−Ａ線矢視図、第
７図（ｃ）は第７図（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視図、第７図
（ｄ）は第７図（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図、第７図（ｅ）
は第７図（ａ）のＤ−Ｄ線矢視図、第７図（ｆ）は第７
図（ａ）のＥ−Ｅ線矢視図である。 図中、32は１段レール、33は２段レール、34は３段レ
ール、35は第１のストッパ、36は第２のストッパ、37は
第３のストッパ、38は第４のストッパ、39は第１のスト
ッパプレート、40は第２のストッパプレート、41はハン
ドル車、42はテンションレバー、43はギヤボックス、44
は連結ロッド、45はカップリング、46は幅調整シャフト
（右ネジ）、47は幅調整シャフト（左ネジ）、48は連絡
ジョイント、49はクランプロッド回転用ロータリーアク
チュエータ、50はスプライン軸、51はシート搬送シリン
ダ、52はブラケット、53はピローブロック、54は連結ロ
ッド、55はシャフトサポート、56はリニアブッシュ、57
はシャフト、58はピローブロック、59は３段レール、60
はショイト、61はローラフォロア、62は偏心形カムフォ
ロア、63は圧縮コイルバネ、64はクランプロッド、65は
シートクランプアーム、66はクランプボスである。 これらの図に示すように、シート積載装置上に位置
し、シートリフト装置により持ち上げられたシート19
（図６参照）をクランプし、加熱・成形ゾーンＣ第３図
及び第４図参照）へと搬送する。また、シートサイズに
応じて、クランプ幅、位置を調整できる機構を内蔵して
いる。 クランプ機構は、１段レール32、２段レール33、３段
レール34からなる３段伸長式レール内に内蔵され、待機
位置にて収縮状態にあるレールは、シート搬送シリンダ
51により伸ばされ、加熱・成形ゾーンＣのシート19を搬
送する。クランプ機構〔第７図（ｆ）参照〕は、搬送方
向に対し左右に各１式設置され、シートクランプアーム
65とクランプロッド64にてシート19をクランプする。ク
ランプロッド64は圧縮コイルバネ63を介してクランプボ
ス66に取り付られ、クランプロッド回転用ロータリーア
クチュエータ49により旋回運動する。クランプボス66は
クランプロッド回転用ロータリーアクチュエータ49にて
旋回運動するスプライン軸50上を滑動可能であり、任意
のクランプ位置に固定することができる。シートクラン
プアーム65はレールう上に固定され、クランプロッド64
に対応する任意の位置に調整可能である。１段レール3
2、２段レール33、３段レール34からなる３段伸長式レ
ールは、偏心形カムフォロア62、ローラフォロア61によ
りガイドされ、かつジョイント60により各中心方向のタ
レを防止している。各レール上には、１段レール32、２
段レール33、３段レール34、ストッパ35、36,37,38及び
ストッパプレート39,40が固定され、シート搬送、待機
位置方向に位置決めがなされる。１段レール32はリニア
ブッシュ56を介してシャフト57上を滑動し、シャフト57
はシャフトサポート55を介して本体架台に固定される。
１段レール32は２箇所に設けた幅調整シャフト（右ネ
ジ）46、幅調整シャフト（左ネジ）47により、幅調整が
可能であり、連結ロッド44により同期される。これら駆
動軸はハンドル車41により手動回転され、テンションレ
バー42により固定される。 次に、第８図は加熱装置の構成図であり、第８図
（ａ）はその平面図、第８図（ｂ）は第８図（ａ）のＡ
−Ａ線矢視図、第８図（ｃ）は第８図（ａ）のＢ−Ｂ線
矢視図、第８図（ｄ）は第８図（ａ）のＣ−Ｃ線断面
図、第８図（ｅ）は第８図（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、第
８図（ｆ）は第８図（ｃ）のＥ−Ｅ線断面図である。 図中、67は上ヒータ、68は下ヒータ、69は上ヒータ取
付フレーム、70は下ヒータ取付フレーム、71はヒータフ
レーム、72は駆動シリンダ、73は第１の駆動ラック、74
は第１の駆動ピニオン、75は第２の駆動ピニオン軸、76
は第２の駆動ピニオン、77は第２の駆動ラック、78は車
輪、79はレール、80はレールフレーム、81はラック取付
プレート、82はプレートガイド、83はライドライナ、84
はラックサポート、85は第１のショックアブゾーバ、86
は第２のショックアブゾーバである。 これらの図に示すように、上下ヒータ67,68は上下ヒ
ータ取付フレーム69,70を介してヒータフレーム71に固
定される。ヒータフレーム71は車輪78を付帯し、レール
フレーム80上のレール79の面を滑動できる。ヒータフレ
ーム71の移動は、駆動装置により行われ、その駆動装置
は、上・下ヒータ取付フレーム69、70の移動方向と直交
する方向に設けられた第２の駆動ピニオン軸75と、第２
のピニオン軸75に設けられた大径の第２の駆動ピニオン
76、小径の第１の駆動ピニオン74と、第２の駆動ピニオ
ン76と噛み合うと共に、ヒータ取付フレーム69、70の移
動方向に沿って設けられた第２の駆動ラック77と、第１
の駆動ピニオン74と噛み合うと共に、伸縮可能な駆動シ
リンダ72に取り付けられた第１の駆動ラック73とから構
成されている。 また、上下ヒータ67、68は加熱・成形ゾーン（Ｃ）に
入った際、シートのクランプ機構に干渉しない高さに設
定されている。 そして、駆動シリンダ72の上下作動により第１の駆動
ピニオン74、第２の駆動ピニオン76を介して上下ヒータ
67,68の出し入れを行う。ヒータフレーム71の作動端に
はショックアブソーバ85,86を設置し、高速作動時の衝
撃吸収を行う。第１の駆動ラック73はラック取付プレー
ト81、スライドライナ83を介してラックサポート84に添
って滑動し、プレートガイド82によってガイドされる。 次に、第９図は成形装置の構成図であり、第９図
（ａ）はその成形装置の正面図、第９図（ｂ）はその成
形装置の側面図、第９図（ｃ）は第９図（ａ）のＡ−
Ａ′線矢視図、第９図（ｄ）は第９図（ａ）のＢ−Ｂ′
線矢視図、第９図（ｅ）は第９図（ｃ）のＣ−Ｃ線矢視
図、第９図（ｆ）は第９図（ｅ）のＤ−Ｄ線矢視図、第
９図（ｇ）は第９図（ｅ）のＥ−Ｅ線矢視図である。第
10図はスライドロック装置の構成図であり、第10図
（ａ）はそのスライドロック装置の平面図、第10図
（ｂ）はそのスライドロック装置の側面図である。 図中、91は上プレート、92は下プレート、93はタイバ
ー、94はタイバーナット、95は上スライド、96は押さえ
スライド、97は上スライドシリンダ、98は第１のシリン
ダジョイント、99は押さえスライドシリンダ、100は第
３のシリンダジョイント、101はメインシリンダ、102は
下スライド、103はベースマウント、104はエジェクトシ
リンダ、105は第２のシリンダジョイント、106はエジェ
クトプレート、107は上スライドロックシリンダ、108は
ストッパロッド、109はブッシュ押工、110はストッパブ
ッシュ、111はナット、112はメインバー、113はトラニ
オンサパート、114は第１のバーガイド、115は第２のバ
ーガイド、116は第１のスライドバー、117は第２のスラ
イドバー、118はロックバー、119はプレート押工、120
はバープレート、121はロックロッド、122はロックガイ
ド、123はバージョイントである。 これらの図に示すように、上プレート91、下プレート
92を４本のタイバー93及びタイバーナット94にて締結す
る。上スライド95、押さえスライド96が各々タイバー93
をガイドに、上押さえスライドシインダ97,99にて上下
方向に駆動される。また、下スライド102が押さえスラ
イド96と独立にメインシリンダ101にて上下方向に駆動
される。上スライド95の降下位置端は、４箇所に設けた
ストッパロッド108にて位置決めされ、降下時の位置は
ナット111の回転量により微調整可能である。上スライ
ド95上にはスライドロック機構が設けられている。この
機構は、押さえスライド96、下スライド102の荷重反力
を上スライドシリンダ97で支持させず、ロックバー11
8、ロックロッド121、ロックガイド122を介して上スラ
イド95に直接伝えるものであり、上スライドシリンダ97
の能力軽減につながる。ロックバー118はスライドバー1
16、117、メインバー112を介して上スライドロックシリ
ンダ107により往復作動する。上スライド95には、製品
離型用のエジェクト機構が内蔵されている。第１のシリ
ンダジョイント98により、シリンダジョイント105を介
してエジェクトプレート106を上下させ、型に内蔵した
製品突き出しピンを作動させる。 次いで、第11図は製品取出し装置の構成図であり、第
11図（ａ）はその製品取出し装置の平面図、第11図
（ｂ）は第11図（ａ）のＡ−Ａ′線矢視図、第11図
（ｃ）は第11図（ｂ）の側面図である。 図中、131は受け板、132はスライドフレーム、133は
スライドガイド、134はロッドレスシリンダ、135はフレ
ームである。 上記した装置を用いて離型された製品を加熱・成形ゾ
ーンＣ（第３図及び第４図参照）外に搬送する。つま
り、スライドフレーム132に取り付けた受け板131は、ロ
ッドレスシリンダ134によりストローク作動し、離型さ
れた製品を加熱・成形ゾーンＣ外に搬送する。 次に、本発明の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料
シートの成形装置の各部の作用について説明する。 （１）シート積載装置 シート積載装置の全面カバーを開け、シート積載台車
17を全面に引き出す。必要枚数のシート19をガイド位置
にそって積載した後、シート積載台車17を元の位置に押
し込む。 （２）シートリフト装置 シート積載装置にセットされたシート19を１枚毎に搬
送レベルにまで持ち上げる。 （３）シートハンドリング装置 シートリフト装置により持ち上げられたシート19をク
ランプし（クランプ後、シートリフト装置の吸引機構は
切られる）、加熱・成形ゾーンＣに搬送する。シート19
のサイズ及び成形型との位置関係により、クランプ位置
は任意に調整できる。また、シートリフト時に、クラン
プ機構がシート19に干渉しないよう、クランプ作動はス
イングモーションをする。 （４）加熱装置 上下ヒータ67,68はヒータフレーム71内に吊架されて
いる。シート19との位置関係は、吊架ボルトにより調整
可能である。ヒータフレーム71は昇降シリンダの作動に
より、ラック／ピニオン／ラック機構を介して増速駆動
される。ストローク端には衝撃吸収機構を設けている。 （５）成形装置 代表的な作動フローを第12図のタイミング線図を参照
しながら説明する。 この図に示すように、上スライド２はシリンダ３にて
昇降するが、成形時はロック機構を作動させ、押さえス
ライドシリンダ８、メインシリンダ９の反力はロックバ
ー118、ロックロッド121、ロックガイド122を介して雌
型１にて支持する。加熱終了及びヒータ退避終了と同時
に上スライド２、押さえスライド５が昇降作動し、上ス
ライド２、押さえスライド５に取り付けた雌型１、押さ
えプレート４にてシート19をクランプする。その際、ロ
ック機構が作動する。その後、雄型６を取り付けた下ス
ライド７が上昇し成形する。製品冷却後、雄型６が降下
し、その後上スライド２、押さえスライド５が開閉す
る。加熱・成形ゾーンにシート19を搬送し、成形直前ま
でシート19をクランプしていた搬送装置が退避後、製品
取出し装置が前進し、上スライド２に内蔵された製品エ
ジェクタにて離型された製品を加熱・成形ゾーン外に搬
送する。 （６）製品取出し装置 加熱・成形ゾーンにシート19を搬送し、成形直前まで
シート19をクランプしていた搬送装置が退避後、製品取
出し装置が前進し、上スライド２に内蔵された製品エジ
ェクタにて離型された製品を加熱・成形ゾーン外に搬送
する。 なお、本発明によれば、熱可塑ACMシートの成形を可
能にする装置について説明したが、本装置は従来のFRTP
シートの成形にも使用できる。従来の装置と比べ加熱終
了から成形迄の時間が短くシート温度降下が少ないこと
から、シート加熱時のエネルギー省力化が図れ、また温
度条件の安定した成形ができることから、品質の安定、
信頼性の向上を図ることができる。 なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。 （発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、加熱
終了から成形迄の時間が短く、シート温度降下が少ない
ことから、シート加熱時のエネルギー省力化が図れ、ま
た、温度条件の安定した成形ができることから、品質の
安定、信頼性の向上を図ることができる。また、各構成
部分毎に、以下のような効果を奏することができる。 （１）シート積載装置においては、シートと成形型との
相対位置再現性を得るためには、シートを定位置に置く
必要がある。しかし、大サイズ（例:500mm□以上）のシ
ートを所定位置にセットするには装置内に体を乗り入れ
る必要が生じるため、作業性が悪く、ガイド調整にも時
間を要する。本発明の装置では、台車を出し入れ可能と
したので、これらの問題を解決することができる。ま
た、台車は位置決め機構により定位置に位置決めされる
ので、シート設定位置の信頼性も高い。 （２）シートリフト装置においては、シートの搬送及び
成形レベルは、成形時の監視性を良くするため、人間工
学的に1400mm程度が適している。一方、シートの積載高
さは同様に900mm程度が適している。本発明の装置は、
これらの作業、監視適正レベル間のシート移送を行うこ
とができ、ハンドリング装置の搬送動作と干渉する事な
く、積載台車から最短距離でシートの供給を行うことが
できる。 （３）シートハンドリング装置においては、搬送レール
を伸縮可能な多段レール構造とし、一段レールの相互間
隔を調整することにより、シート幅に応じたクランプ間
隔を容易に調節することができる。また、クランプ回転
軸上の任意位置にセット可能なクランプ機構により、シ
ート端の必要箇所をクランプすることができる。また、
多段レール構造のため、搬送装置の待機時（シートクラ
ンプ位置）には、加熱・成形ゾーンには搬送機構のガイ
ド部がなく、成形型の調整、段取り作業性が良い。搬送
及びクランプ用駆動機構は、加熱・成形ゾーンと反対側
に配置し、加熱・成形ゾーンでの加熱温度（最高600℃
程度）の影響を防止することができる。 （４）加熱装置においては、加熱後成形迄のシート温度
降下を防止するため、ヒータは高速にて退避する必要が
ある。このためシリンダ直動ではなく、増速機構を介し
て駆動する。（ヒータ退避速度例:500mm/sec〜100mm/se
c）。また、衝撃吸収機構の設置により、停止端の衝撃
を防止することができる。ヒータ及びシート間隔は、調
整可能とし、シートの加熱特性は合わせた加熱制御を可
能としている。また、加熱装置待機ゾーン及び加熱・成
形ゾーンは、防熱カバーで保護し、ヒータ加熱エネルギ
ーの放散を防止し、加熱〜成形までの温度降下を少なく
することができる。 （５）成形装置においては、成形時の荷重反力をロック
機構を介して上プレートにて支持するため、上シリンダ
能力が約1/10に軽減できる（一般的には、油圧駆動シリ
ンダが必要なものが、空気駆動シリンダで済ませること
ができる）。上スライドはヒータ退避後、瞬時に降下す
る必要があるので、油圧駆動にする場合、大形のアキュ
ムレータ、バルブ等が必要になり、ユニットが大型化し
てしまう。また、上押さえスライドを各々昇降可能と
し、ヒータ退避後の同時作動をすることにより、シート
クランプに要する時間短縮を図ることができる。 （６）製品取出し装置においては、加熱・成形ゾーンは
高温度の雰囲気であるので、駆動機構として、ロッドレ
スシリンダを用い、温度の影響を及ぼさない構造にして
いる。従って、信頼性の高い製品取り出しを行うことが
できる。
第１図は本発明の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料
シートの成形装置の基本成形プロセスの説明図、第２図
は本発明の実施例を示す熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置の全体斜視図、第３図はその成
形装置の基本配置図、第４図はその成形装置の外観図、
第５図は本発明のシート積載装置の構成図、第６図は本
発明のシートリフト装置の構成図、第７図は本発明のシ
ートクランプ・搬送（シートハンドリング）装置の構成
図、第８図は本発明の加熱装置の構成図、第９図は本発
明の成形装置の構成図、第10図は本発明のスライドロッ
ク装置の構成図、第11図は本発明の製品取出し装置の構
成図、第12図は本発明の成形装置のタイミング線図、第
13図は従来の成形法とベースマトリックス及び補強材含
有率との関係を示す図、第14図は従来の各成形方法を用
いた成形品の強度例を示す図、第15図は従来のガラス繊
維の各種形態への加工と使用分野の例を示す図、第16図
は従来のガラスクロスの代表的織り組織を示す図、第17
図は従来のFRTPシートのスタンピングシステムの構成図
である。 １……雌型、２……上スライド、3,8,9……シリンダ、
４……押さえプレート、５……押さえスライド、６……
雄型、７……下スライド、10……シートクランプ、11,1
9……シート、12……ヒータ、13……成形品、Ａ……第
１のゾーン、Ｂ……第２のゾーン、Ｃ……第３のゾーン
（加熱・成形ゾーン）、Ｄ……第４のゾーン、16……架
台、17……シート積載台車、18……シート位置決めガイ
ド、20……取手、21……後退端ストッパ、22……前進端
ストッパ、23……スライドレール、24……スプリングプ
ランジャ、25……クッションゴム、26……バキュームパ
ッド、27……バキュームパッド取付板、28,52……ブラ
ケット、29……シートリフト用シリンダ、30……リフト
ガイド、31……スライドプレート、32……１段レール、
33……２段レール、34……３段レール、35……第１のス
トッパ、36……第２のストッパ、37……第３のストッ
パ、38……第４のストッパ、39……第１のストッパプレ
ート、40……第２のストッパプレート、41……ハンドル
車、42……テンションレバー、43……ギヤボックス、4
4,54……連結ロッド、45……カップリング、46……幅調
整シャフト（右ネジ）、47……幅調整シャフト（左ネ
ジ）、48……連絡ジョイント、49……クランプロッド回
転用ロータリーアクチュエータ、50……スプライン軸、
51……シート搬送シリンダ、52……ブラケット、53,58
……ピローブロック、54……連結ロッド、55……シャフ
トサポート、56……リニアブッシュ、57……シャフト、
58……ピローブロック、60……ジョント、61……ローラ
フォロア、62……偏心形カムフォロア、63……圧縮コイ
ルバネ、64……クランプロッド、65……シートクランプ
アーム、66……クランプボス、67……上ヒータ、68……
下ヒータ、69……上ヒータ取付フレーム、70……下ヒー
タ取付フレーム、71……ヒータフレーム、72……駆動シ
リンダ、73……第１の駆動ラック、74……第１の駆動ピ
ニオン、75……駆動ピニオン軸、76……第２の駆動ピニ
オン、77……第２の駆動ラック、78……車輪、79……レ
ール、80……レールフレーム、81……ラック取付プレー
ト、82……プレートガイド、83……スライドライナ、84
……ラックサポート、85……第１のショックアブゾー
バ、86……第２のショックアブゾーバ、91……上プレー
ト、92……下プレート、93……タイバー、94……タイバ
ーナット、95……上スライド、96……押さえスライド、
97……上スライドシリンダ、98……第１のシリンダジョ
イント、99……押さえスライドシリンダ、100……第３
のシリンダジョイント、101……メインシリンダ、102…
…下スライド、103……ベースマウント、104……エジェ
クトシリンダ、105……第２のシリンダジョイント、106
……エジェクトプレート、107……上スライドロックシ
リンダ、108……ストッパロッド、109……ブッシュ押
工、110……ストッパブッシュ、111……ナット、112…
…メインバー、113……トラニオンサポート、114……第
１のバーガイド、115……第２のバーガイド、116……第
１のスライドバー、117……第２のスライドバー、118は
ロックバー、119……プレート押工、120……バープレー
ト、121……ロックロッド、122……ロックガイド、123
……バージョイント、131……受け板、132……スライド
フレーム、133……スライドガイド、134……ロッドレス
シリンダ、135……フレーム。
シートの成形装置の基本成形プロセスの説明図、第２図
は本発明の実施例を示す熱可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置の全体斜視図、第３図はその成
形装置の基本配置図、第４図はその成形装置の外観図、
第５図は本発明のシート積載装置の構成図、第６図は本
発明のシートリフト装置の構成図、第７図は本発明のシ
ートクランプ・搬送（シートハンドリング）装置の構成
図、第８図は本発明の加熱装置の構成図、第９図は本発
明の成形装置の構成図、第10図は本発明のスライドロッ
ク装置の構成図、第11図は本発明の製品取出し装置の構
成図、第12図は本発明の成形装置のタイミング線図、第
13図は従来の成形法とベースマトリックス及び補強材含
有率との関係を示す図、第14図は従来の各成形方法を用
いた成形品の強度例を示す図、第15図は従来のガラス繊
維の各種形態への加工と使用分野の例を示す図、第16図
は従来のガラスクロスの代表的織り組織を示す図、第17
図は従来のFRTPシートのスタンピングシステムの構成図
である。 １……雌型、２……上スライド、3,8,9……シリンダ、
４……押さえプレート、５……押さえスライド、６……
雄型、７……下スライド、10……シートクランプ、11,1
9……シート、12……ヒータ、13……成形品、Ａ……第
１のゾーン、Ｂ……第２のゾーン、Ｃ……第３のゾーン
（加熱・成形ゾーン）、Ｄ……第４のゾーン、16……架
台、17……シート積載台車、18……シート位置決めガイ
ド、20……取手、21……後退端ストッパ、22……前進端
ストッパ、23……スライドレール、24……スプリングプ
ランジャ、25……クッションゴム、26……バキュームパ
ッド、27……バキュームパッド取付板、28,52……ブラ
ケット、29……シートリフト用シリンダ、30……リフト
ガイド、31……スライドプレート、32……１段レール、
33……２段レール、34……３段レール、35……第１のス
トッパ、36……第２のストッパ、37……第３のストッ
パ、38……第４のストッパ、39……第１のストッパプレ
ート、40……第２のストッパプレート、41……ハンドル
車、42……テンションレバー、43……ギヤボックス、4
4,54……連結ロッド、45……カップリング、46……幅調
整シャフト（右ネジ）、47……幅調整シャフト（左ネ
ジ）、48……連絡ジョイント、49……クランプロッド回
転用ロータリーアクチュエータ、50……スプライン軸、
51……シート搬送シリンダ、52……ブラケット、53,58
……ピローブロック、54……連結ロッド、55……シャフ
トサポート、56……リニアブッシュ、57……シャフト、
58……ピローブロック、60……ジョント、61……ローラ
フォロア、62……偏心形カムフォロア、63……圧縮コイ
ルバネ、64……クランプロッド、65……シートクランプ
アーム、66……クランプボス、67……上ヒータ、68……
下ヒータ、69……上ヒータ取付フレーム、70……下ヒー
タ取付フレーム、71……ヒータフレーム、72……駆動シ
リンダ、73……第１の駆動ラック、74……第１の駆動ピ
ニオン、75……駆動ピニオン軸、76……第２の駆動ピニ
オン、77……第２の駆動ラック、78……車輪、79……レ
ール、80……レールフレーム、81……ラック取付プレー
ト、82……プレートガイド、83……スライドライナ、84
……ラックサポート、85……第１のショックアブゾー
バ、86……第２のショックアブゾーバ、91……上プレー
ト、92……下プレート、93……タイバー、94……タイバ
ーナット、95……上スライド、96……押さえスライド、
97……上スライドシリンダ、98……第１のシリンダジョ
イント、99……押さえスライドシリンダ、100……第３
のシリンダジョイント、101……メインシリンダ、102…
…下スライド、103……ベースマウント、104……エジェ
クトシリンダ、105……第２のシリンダジョイント、106
……エジェクトプレート、107……上スライドロックシ
リンダ、108……ストッパロッド、109……ブッシュ押
工、110……ストッパブッシュ、111……ナット、112…
…メインバー、113……トラニオンサポート、114……第
１のバーガイド、115……第２のバーガイド、116……第
１のスライドバー、117……第２のスライドバー、118は
ロックバー、119……プレート押工、120……バープレー
ト、121……ロックロッド、122……ロックガイド、123
……バージョイント、131……受け板、132……スライド
フレーム、133……スライドガイド、134……ロッドレス
シリンダ、135……フレーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−196622（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−25022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−18241（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−501589（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−144033（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−222234（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 51/12,51/18 - 51/46 B29C 67/14 B29C 43/32 B29K 105:06 - 105:14
Claims (10)
- 【請求項１】熱可塑性樹脂をベースマトリックスとし、
強化繊維に配向性を持たせた高性能繊維強化複合材料シ
ートから、立体的成形品を連続サイクルで加熱圧縮成形
する熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形
装置において、前記成形装置は、シート成形装置と該シ
ート成形装置に隣接して設けられたシート供給装置、加
熱装置、シート取出装置とから成り、前記シート供給装
置は、前記シートを載置するシート積載装置と、該シー
ト積載装置に載置されたシートを持ち上げるシートリフ
ト装置と、該シートリフト装置に保持されたシートをク
ランプ機構にてクランプして前記シート成形装置の加熱
・成形ゾーンに搬送するシートクランプ・搬送装置とか
ら成り、前記加熱装置は、前記シート成形装置の側方よ
り前記加熱・成形ゾーンに移動可能なヒータ（67、68）
を有し、前記シート成形装置は、雄型（６）と、雌型
（１）と、前記雄型（６）側に昇降可能に設けられ、か
つ、前記クランプ機構でクランプされたシートのクラン
プ位置より内側に位置し、雌型側部材に対向する押さえ
プレート（４）とを有することを特徴とする熱可塑性樹
脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置。 - 【請求項２】前記シート積載装置は、架台（16）と、該
架台（16）にスライド可能に設けられたシート積載台車
（17）と、該シート積載台車（17）をシート供給位置に
位置決めするための位置決め機構（18、21、22）とから
構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱可塑
性樹脂シートの成形装置。 - 【請求項３】前記シートリフト装置は、前記シート積載
装置に載置されたシートを吸着する吸着部材（26、27）
と、該吸着部材（26、27）を上下方向に案内するリフト
ガイド（30）と、前記吸着部材（26、27）を昇降させる
駆動装置（29）とから構成され、前記吸着部材（26、2
7）でシートをシート搬送レベルまで持ち上げて前記ク
ランプ機構に供給することを特徴とする請求項１記載の
熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装
置。 - 【請求項４】前記シートクランプ・搬送装置は、前記シ
ート積載装置の上方に設けられ、前記加熱・成形ゾーン
（Ｃ）側に伸縮可能な一対の多段レール（32、33、34）
と、該一対の多段レール（32、33、34）の間隔を調整す
る間隔調整機構と、前記多段レール（32、33、34）の先
端側レール（34）に設けられたシートをクランプするク
ランプ機構とから構成されていることを特徴とする請求
項１記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シート
の成形装置。 - 【請求項５】前記クランプ機構は、前記先端側レール
（34）に沿って設けられた軸（50）と、該軸（50）を回
転させるアクチュエータ（49）と、前記軸（50）に沿っ
て移動可能な複数のクランプロッド（64）と、該クラン
プロッド（64）に対向して設けられた、シートクランプ
アーム（65）とから構成されていることを特徴とする請
求項４記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シー
トの成形装置。 - 【請求項６】前記加熱装置は、ヒータ（67、68）と、該
ヒータ（67、68）が取り付けられ、前記シート成形装置
の側方より前記加熱・成形ゾーン（Ｃ）に移動可能なヒ
ータ取付フレーム（69、70）と、該ヒータ取付フレーム
（69、70）を移動させる駆動装置とから構成され、前記
ヒータ（67、68）は前記加熱・成形ゾーン（Ｃ）に入っ
た際、前記クランプ機構に干渉しない高さに設定されて
いることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂高性
能繊維強化複合材料シートの成形装置。 - 【請求項７】前記加熱装置の駆動装置は、前記ヒータ取
付フレーム（69、70）の移動方向と直交する方向に設け
られた駆動ピニオン軸（75）と、該駆動ピニオン軸（7
5）に設けられた大径の第２の駆動ピニオン（76）、小
径の第１の駆動ピニオン（74）と、前記第２の駆動ピニ
オン（76）と噛み合うと共に、前記ヒータ取付フレーム
（69、70）の移動方向に沿って設けられた第２の駆動ラ
ック（77）と、前記第１の駆動ピニオン（74）と噛み合
うと共に、伸縮可能なアクチュエータ（72）に取り付け
られた第１の駆動ラック（73）とから構成されているこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂高性
能繊維強化複合材料シートの成形装置。 - 【請求項８】前記シート成形装置の雌型側部材は、前記
雌型（１）であり、該雌型（１）と前記押さえプレート
（４）とで、前記クランプ機構でクランプされたシート
を挟持することを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹
脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置。 - 【請求項９】前記シート成形装置の雄型（６）及び雌型
（１）は、それぞれ昇降可能なスライド（２、７）に設
けられていることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性
樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置。 - 【請求項１０】前記昇降可能なスライド（２）とシート
成形装置の本体フレームとの間にスライドロック機構を
設け、該スライドロック機構は、前記本体フレームに設
けられたロックロッド（121）と、該ロックロッド（12
1）と対向及び対向位置から側方に退避した位置とを移
動可能なロックバー（118）と、該ロックバー（118）を
移動させるアクチュエータ（107）とから構成されてい
ることを特徴とする請求項９記載の熱可塑性樹脂高性能
繊維強化複合材料シートの成形装置。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2268302A JP2783907B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置 |
| US07/770,463 US5290167A (en) | 1990-10-08 | 1991-10-03 | Method of manufacturing three-dimensional parts using sheets of thermoplastic resin high-performance fiber-reinforced composite material and apparatus therefor |
| DE69111178T DE69111178T2 (de) | 1990-10-08 | 1991-10-07 | Verfahren zum Herstellen räumlicher Bauteile unter Verwendung von Folien aus thermoplastischem Hochleistungsfaserverbundwerkstoff und Vorrichtung dafür. |
| EP91309158A EP0480652B1 (en) | 1990-10-08 | 1991-10-07 | Method of manufacturing three-dimensional parts using sheets of thermoplastic resin high-performance fiber-reinforced composite material and apparatus therefor |
| CA002052964A CA2052964C (en) | 1990-10-08 | 1991-10-08 | Method of manufacturing three-dimensional parts using sheets of thermoplastic resin high- performance fiber-reinforced composite material and apparatus therefor |
| US08/119,378 US5431871A (en) | 1990-10-08 | 1993-09-13 | Method for manufacturing three-dimensional parts from a fiber-reinforced resin composite |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| US4927581A (en) * | 1988-10-19 | 1990-05-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for shaping fiber reinforced resin matrix materials |
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1990
- 1990-10-08 JP JP2268302A patent/JP2783907B2/ja not_active Expired - Fee Related
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