JP6893011B1 - Molded product manufacturing equipment for fiber reinforced plastic material and molding product manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】プレスによる繊維強化樹脂材の成形品製造におけるサイクルタイムを短縮してハイサイクルな量産化を促進可能とする。【解決手段】上下一対の金型に熱エネルギーを供給する加熱手段を、加熱圧縮成形の処理後に前記一対の金型を冷却する冷却手段を介して当該上下の金型の各背面に接離可能に配置した。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a cycle time in manufacturing a molded product of a fiber reinforced resin material by a press and promote high-cycle mass production. SOLUTION: A heating means for supplying heat energy to a pair of upper and lower molds can be brought into contact with each back surface of the upper and lower molds via a cooling means for cooling the pair of molds after a heat compression molding process. Placed in. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維と組み合わせることで強度を高めた繊維強化樹脂材の成形品製造装置およびこの成形品製造装置を用いた繊維強化樹脂材の成形品の製造方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for producing a molded product of a fiber reinforced resin material whose strength has been increased by combining with fibers such as glass fiber and carbon fiber, and a method for producing a molded product of a fiber reinforced resin material using the apparatus for producing a molded product.
上記のガラス繊維、炭素繊維の他、使用される繊維としてはセルロース、ボロンやアラミド等の合成樹脂の繊維が知られている。これらの繊維を連続繊維あるいは不連続繊維(短繊維)として熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を含浸もしくは混合した素材は、プリプレグやシートモールディング・コンパウンド(SMC)、あるいはテープ状、シート状、マット状などの形態とした繊維強化樹脂素材(加工材)で提供される。 In addition to the above glass fibers and carbon fibers, synthetic resin fibers such as cellulose, boron and aramid are known as the fibers used. The material obtained by impregnating or mixing these fibers with a thermosetting resin or a thermoplastic resin as continuous fibers or discontinuous fibers (short fibers) is a prepreg, a sheet molding compound (SMC), or a tape-like, sheet-like, or mat-like material. It is provided as a fiber reinforced resin material (processed material) in the form of.
上記の素材をプレスで所望の形状に成形して繊維強化樹脂材(FRP)成形品として製造され、建材や船舶あるいは航空機の構成材などの広い分野に供給されている。
プレス成形は、一対の金型(一般的には、一方:雌形状の上金型(キャビティ)、他方:雄形状の下金型(コア))を油圧シリンダあるいは電動モータで駆動されるスライドで上下させ、前記一対の金型の間(下金型の上)に挿置した加工素材(例えばプリプレグ)をプレスで加熱圧縮して所要の形状に成形し、冷却した後に上下の金型を開いて製品として取り出す。
The above materials are molded into a desired shape by a press to be manufactured as a fiber reinforced plastic material (FRP) molded product, and are supplied to a wide range of fields such as building materials and constituent materials of ships or aircraft.
Press molding is a slide in which a pair of dies (generally, one: a female upper die (cavity) and the other: a male lower die (core)) are driven by a hydraulic cylinder or an electric motor. The processed material (for example, prepreg) that is moved up and down and inserted between the pair of dies (above the lower die) is heated and compressed by a press to form a required shape, cooled, and then the upper and lower dies are opened. And take it out as a product.
この種の先行技術を開示したものとしては、特許文献1を挙げることができる。特許文献1は入駒を使用したプレスでの加圧と加温の不均一による樹脂含浸のばらつきを入駒と加熱手段の間に弾性体を設けることで解消したプレス成形金型とそれを用いた成形方法を開示する。
プレスでプリプレグなどの成形素材を成形する際の金型による加熱圧縮の後に、製品を取り出すまでの形状安定に要する金型の冷却時間は生産時間(プロセスタイム、サイクルタイム)に大きく依存する。
特許文献1では、成型素材に所要の形状を付与するための一対の金型の一方の転写成型部と他方の転写成型部に加熱手段(ヒーター)が埋設されており、成型素材に直接的に熱エネルギーを供給するように隣接配置されている。一方、冷却手段としての冷水の流路は可動金型と固定金型の上記転写成型部とは反対側、すなわち、加熱手段の外側に設けられている。
The cooling time of the mold required for shape stabilization until the product is taken out after heating and compression by the mold when molding a molding material such as prepreg with a press largely depends on the production time (process time, cycle time).
In
この構成では、加熱圧縮で所要の成型処理をした後に、冷却手段が金型(転写成型部)と成型品の温度を下げて金型を開いて成型品の取り出しができるまでにかなりの時間が必要となる。すなわち、ヒーターへの電力を停止して冷却手段に冷水を流しても金型(入駒)には相当量の余熱が残留しているので、冷却手段はこの余熱の吸い出しもしなければならず、金型の温度が成型品を取出し可能な値にさがるまでに長時間を必要とする。このことは、製造プロセスのサイクルタイム短縮の障害となり、所謂ハイサイクルを達成するために解決すべき課題となっている。 In this configuration, after performing the required molding process by heat compression, it takes a considerable amount of time for the cooling means to lower the temperature of the mold (transfer molding part) and the molded product, open the mold, and take out the molded product. You will need it. That is, even if the electric power to the heater is stopped and cold water is passed through the cooling means, a considerable amount of residual heat remains in the mold (entry piece), so that the cooling means must also suck out this residual heat. It takes a long time for the temperature of the mold to drop to a value at which the molded product can be taken out. This becomes an obstacle to shortening the cycle time of the manufacturing process, and is a problem to be solved in order to achieve a so-called high cycle.
本発明は、上記した先行技術の課題を解決し、プレスによる繊維強化樹脂材の成形品製造におけるサイクルタイムを短縮してハイサイクルな量産化を促進可能とすることにある。 The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, shorten the cycle time in the production of a molded product of a fiber reinforced resin material by a press, and promote high-cycle mass production.
上記目的を達成するため、本発明は、上下一対の金型に熱エネルギーを供給する加熱手段を、加熱圧縮成形の処理後に前記一対の金型を冷却する冷却手段を介して当該金型の各背面に接離可能に配置した点を特徴とする。本発明は、以下を包含する。 In order to achieve the above object, the present invention provides heating means for supplying heat energy to a pair of upper and lower molds via cooling means for cooling the pair of molds after the heat compression molding process. The feature is that it is arranged so that it can be attached and detached on the back surface. The present invention includes the following.
[1] キャビティを有する上金型とコアを有する下金型からなる上下一対の金型を用いたプレス成形による繊維強化樹脂材の成形品製造装置であって、
上下一対の金型に熱エネルギーを供給する加熱手段を前記一対の金型を冷却する冷却手段を介して当該一対の金型の各背面に設置すると共に、前記冷却手段とは接離可能に配置したことを特徴とする繊維強化樹脂材の成形品製造装置。
[1] An apparatus for producing a molded product of a fiber-reinforced resin material by press molding using a pair of upper and lower dies consisting of an upper die having a cavity and a lower die having a core.
Heating means for supplying heat energy to the pair of upper and lower molds are installed on each back surface of the pair of molds via cooling means for cooling the pair of molds, and are arranged so as to be detachable from the cooling means. A molded product manufacturing device for fiber-reinforced resin material, which is characterized by the fact that it has been used.
[2] 前記上金型と前記下金型に熱エネルギーを供給する手段が、前記上下加熱プレートに設けた空洞に装填したカートリッジヒーター又は高周波電源であることを特徴とする[1]に記載の繊維強化樹脂材の成形品製造装置。 [2] The means according to [1], wherein the means for supplying heat energy to the upper mold and the lower mold is a cartridge heater or a high-frequency power source loaded in a cavity provided in the upper and lower heating plates. Molded product manufacturing equipment for fiber reinforced resin materials.
[3] 前記上冷却プレートと前記下冷却プレートとで前記上金型と前記下金型を冷却する冷却手段が、前記上冷却プレートと前記下冷却プレートに埋設した蛇管を流れる冷水又は油であることを特徴とする[1]に記載の繊維強化樹脂材の成形品製造装置。 [3] The cooling means for cooling the upper mold and the lower mold by the upper cooling plate and the lower cooling plate is cold water or oil flowing through a serpentine tube embedded in the upper cooling plate and the lower cooling plate. The apparatus for producing a molded product of a fiber-reinforced resin material according to [1].
[4] キャビティを有する上金型とコアを有する下金型を用いたプレス成形による繊維強化樹脂材の成形品製造方法であって、
前記上金型は、前記キャビティとは反対側である背面に接合配置された上冷却プレートと、前記上冷却プレートに対して接離可能に熱的接触配置された上加熱プレートとで上側ユニットを構成し、前記下金型は、前記コアとは反対側である背面に接合配置された下冷却プレートと、前記下冷却プレートに対して接離可能に熱的接触配置された下加熱プレートとで下側ユニットを構成してなり、
前記上側ユニットを構成する前記上金型のキャビティと前記下側ユニットを構成する前記下金型のコアの間で当該下金型の前記コアの上に繊維強化樹脂素材を挿置する素材挿置工程と、
前記上側ユニットを構成する前記上金型の背面に接合されている上冷却プレートに接して設けられた前記上加熱プレートおよび前記下金型の背面に接合されている前記下冷却プレートに接して設けられた下加熱プレートを介して、前記上金型と前記下金型に熱エネルギーを伝達・供給した状態で前記繊維強化樹脂素材を加圧して加熱・圧縮しながらプレス成形するヒート工程と、
所要の加熱・圧縮処理の時間経過後、前記上金型と前記下金型への熱エネルギーの供給を停止すると共に、前記上冷却プレートおよび前記下冷却プレートに冷却媒体を供給して前記上金型と前記下金型および前記繊維強化樹脂素材を所与の温度に冷却するクール工程と、
前記繊維強化樹脂素材が所要の温度に冷却された時点で前記上側ユニットと前記下側ユニットとの加圧を解除して前記上金型と前記下金型を開き、繊維強化樹脂材成形品を取り出す成形品取出す工程と、
を含むことを特徴とする繊維強化樹脂材の成形品の製造方法。
[4] A method for producing a molded product of a fiber-reinforced resin material by press molding using an upper mold having a cavity and a lower mold having a core.
The upper mold is formed by forming an upper unit with an upper cooling plate joined and arranged on the back surface opposite to the cavity and an upper heating plate arranged so as to be in contact with and detachably from the upper cooling plate. The lower mold is composed of a lower cooling plate joined and arranged on the back surface opposite to the core and a lower heating plate arranged in thermal contact with respect to the lower cooling plate. It consists of the lower unit,
Material insertion in which a fiber reinforced resin material is inserted on the core of the lower mold between the cavity of the upper mold constituting the upper unit and the core of the lower mold constituting the lower unit. Process and
Provided in contact with the upper heating plate provided in contact with the upper cooling plate joined to the back surface of the upper mold constituting the upper unit and the lower cooling plate joined to the back surface of the lower mold. A heat step of press-molding the fiber-reinforced resin material while heating and compressing the fiber-reinforced resin material in a state where heat energy is transferred and supplied to the upper mold and the lower mold through the lower heating plate.
After the lapse of the required heating / compression treatment time, the supply of heat energy to the upper mold and the lower mold is stopped, and the cooling medium is supplied to the upper cooling plate and the lower cooling plate to supply the upper mold. A cooling step of cooling the mold, the lower mold, and the fiber-reinforced resin material to a given temperature, and
When the fiber-reinforced resin material is cooled to a required temperature, the pressurization between the upper unit and the lower unit is released to open the upper mold and the lower mold to obtain a fiber-reinforced resin molded product. Molded product to be taken out The process of taking out and
A method for producing a molded product of a fiber reinforced resin material, which comprises.
[5] 前記上金型と前記下金型への熱エネルギーの供給を停止する際に、前記上加熱プレートおよび前記下加熱プレートのそれぞれと前記上冷却プレートおよび前記下冷却プレートとの熱接合を解除する加熱プレート退避工程を含むことを特徴とする[4]に記載の繊維強化樹脂材の成形品の製造方法。 [5] When the supply of heat energy to the upper mold and the lower mold is stopped, the upper heating plate and the lower heating plate are respectively subjected to thermal bonding between the upper cooling plate and the lower cooling plate. The method for producing a molded product of a fiber-reinforced resin material according to [4], which comprises a heating plate retracting step of releasing.
上記構成における上下の金型に設けるキャビティ1aとコア2aは上下何れの金型に形成してもよい。また、本発明は入駒を用いる方式の金型にも適用できる。
The
本発明は上記の構成及び後述する実施の形態で説明する実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above configuration and the configuration of the examples described in the embodiments described later, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
本発明によれば、加熱プレートを冷却プレートを備えた金型から退避させる構成としたことで、プレス加工における金型の冷却時間が大幅短縮され、ハイサイクルな量産化が実現できる。 According to the present invention, by retracting the heating plate from the mold provided with the cooling plate, the cooling time of the mold in press working can be significantly shortened, and high-cycle mass production can be realized.
以下、本発明に係る繊維強化樹脂材の成形品製造装置と製造方法について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the molded product manufacturing apparatus and manufacturing method of the fiber reinforced resin material according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings of Examples.
図1は本発明に係る繊維強化樹脂材の成形品製造装置(プレス機)の全体構成を説明する模式図、図2は図1に示した本発明に係る繊維強化樹脂材の成形品製造装置の上面図である。図3は本発明に係る繊維強化樹脂材の成形品製造装置を構成する上側ユニットの上金型を除いた構造の説明図、そして図4は本発明に係る繊維強化樹脂材の成形品製造装置を構成する下側ユニットの上金型を除いた構造の説明図である。
図1は、本発明に係る繊維強化樹脂材の成形品製造装置の一実施例を示し、プレス機のベース13に設置されて、キャビティ1aを有する上金型1とコア2aを有する下金型2からなる上下一対の金型を用いたプレス成形装置である。なお、本実施例では、上金型1側に形成される雌(凹)形状をキャビティ1aとし、下金型2に形成される雄(凸)形状をコア2aとして説明しているが、キャビティ1a及びコア2aは、上下金型のいずれに形成されてもよく、特に限定するものではない。
FIG. 1 is a schematic view illustrating the overall configuration of a fiber-reinforced resin molded product manufacturing apparatus (press machine) according to the present invention, and FIG. 2 is a fiber-reinforced resin molded article manufacturing apparatus according to the present invention shown in FIG. It is a top view of. FIG. 3 is an explanatory view of a structure excluding the upper mold of the upper unit constituting the fiber-reinforced resin molded product manufacturing apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a fiber-reinforced resin molded article manufacturing apparatus according to the present invention. It is explanatory drawing of the structure excluding the upper mold of the lower unit which constitutes.
FIG. 1 shows an embodiment of a molded product manufacturing apparatus for a fiber reinforced resin material according to the present invention, which is installed on a
この成形品製造装置は、金型の加熱と冷却を行うヒートアンドクール成形に好適な装置であり、上下一対の金型(上金型1、下金型2)に熱エネルギーを供給する加熱手段(上加熱プレート5、下加熱プレート6)と冷却手段(上冷却プレート3、下冷却プレート4)を備える。
加熱手段(5、6)は金型(1、2)を冷却する冷却手段(3、4)を介して当該一対の金型(1、2)の各背面に設置すると共に、加熱手段(5、6)を冷却手段(3、4)とは接離可能に配置している。
This molded product manufacturing device is a device suitable for heat-and-cool molding that heats and cools a mold, and is a heating means that supplies heat energy to a pair of upper and lower molds (
The heating means (5, 6) are installed on the back surfaces of the pair of molds (1, 2) via the cooling means (3, 4) for cooling the molds (1, 2), and the heating means (5) , 6) are arranged so as to be in contact with and separated from the cooling means (3, 4).
図2の上面図(上加熱プレート5の平面を示す)に示したように、本実施例の成形品製造装置は、矩形の上下金型に積層された矩形の上下冷却プレート(3、4)及び上下加熱プレート(5、6)を積層した構造である。
上加熱プレート5の四隅に穿設された上側ピン溝(ピン挿通穴)8a〜8dには、図3に詳しく示したように、上側ユニットピン7a〜7d(7c〜7dは不図示)が上下移動可能かつ抜け出しが制限された状態で挿通している(図1参照)。
また、下加熱プレート6についても同様の構造となっていて、四隅に穿設された下側ピン溝(ピン挿通穴)10a〜10dには、下側ユニットピン9a〜9dが上下移動可能し、横ずれを抑制した状態で挿通している。下側ユニットピン9a〜9dも、抜け出し可能になるように設置することができる。
なお、上下金型(1、2)は、それぞれ上下冷却プレート(3、4)と連結ネジ15で一体結合している。
As shown in the top view of FIG. 2 (showing the plane of the upper heating plate 5), the molded product manufacturing apparatus of this embodiment is a rectangular vertical cooling plate (3, 4) laminated on a rectangular upper and lower mold. It has a structure in which upper and lower heating plates (5, 6) are laminated.
As shown in detail in FIG. 3, upper unit pins 7a to 7d (7c to 7d are not shown) are vertically formed in the upper pin grooves (pin insertion holes) 8a to 8d formed in the four corners of the
Further, the
The upper and lower molds (1, 2) are integrally connected to the upper and lower cooling plates (3, 4) by connecting
このように、上金型1は、キャビティ1aとは反対側である背面に接合配置された上冷却プレート3と、上冷却プレート3に対して接離可能に熱的接触配置された上加熱プレート5とで構成した上側ユニット100を有する。
また、下金型2は、コア2aとは反対側である背面に接合配置された下冷却プレート4と、下冷却プレート4に対して接離可能に熱的接触配置された下加熱プレート6とで構成した下側ユニット200を有する。
As described above, the
Further, the
上金型1のキャビティ1aと下金型2のコア2aの間に挿置した繊維強化樹脂素材14aを、上加熱プレート5と下加熱プレート6による加熱と、上金型1と下金型2との圧縮押圧でプレスし、上加熱プレート5と下加熱プレート6との接触を解除した状態で、かつ上下の金型はプレス状態を維持するようにロックした状態(中間ロック)で上冷却プレート3と下冷却プレート4とで上金型1と下金型2を冷却して繊維強化樹脂材を成形加工品とする。
The fiber-reinforced
図3と図4を参照して本実施例における繊維強化樹脂材の成形品製造装置を構成する上側ユニット100と下側ユニット200を説明する。
なお、上側ユニット100と下側ユニット200は上下を反転した状態では同じ構造であるので、主として上側ユニット100について説明する。
The
Since the
図1で説明したように、上側ユニット100は、図1に示した上金型1のキャビティ1aとは反対側である背面に接合面16で熱的に接合配置された上冷却プレート3と、上冷却プレート3に対して接離可能に熱的接触配置される上加熱プレート5とで構成される。同様に、下金型2は、コア2aとは反対側である背面に接合面17で熱的に接合配置された下冷却プレート4と、下冷却プレート4に対して接離可能に熱的接触配置される下加熱プレート5とで構成される。
As described with reference to FIG. 1, the
上下の金型(1、2)と上下の冷却プレート(3、4)が“熱的接合で配置”されるとは、上下の金型(1、2)と上下の冷却プレート(3、4)とが良好な熱伝導するような一体的結合がなされていることを意味する。
通常、金型と冷却プレートは別部品として製作される。これをプレス装置に組み込むときに、金型と冷却プレートとを熱移動がスムーズとなるように接触配置する。
また、冷却プレート(3、4)と加熱プレート(5、6)が “熱的接触配置”されるとは、上記の“熱的接合で配置”の状態を作るが、その接触が解除可能とされるように構成されていることを意味する。
The fact that the upper and lower molds (1, 2) and the upper and lower cooling plates (3, 4) are "arranged by thermal bonding" means that the upper and lower molds (1, 2) and the upper and lower cooling plates (3, 4) are arranged. ) Means that an integral bond is formed so as to conduct good heat conduction.
Usually, the mold and the cooling plate are manufactured as separate parts. When this is incorporated into the press device, the mold and the cooling plate are placed in contact with each other so that heat transfer is smooth.
In addition, the fact that the cooling plate (3, 4) and the heating plate (5, 6) are "thermally contact-arranged" creates the above-mentioned "arranged by thermal bonding" state, but the contact can be released. It means that it is configured to be.
プレスの開始時には、図示しないスライドによって上加熱プレート5は、上側ユニットバネ11a〜11d(11c、11dの位置は図2参照)に抗して上冷却プレート3に接触して上金型1と共に三者が一塊となって下側ユニット200に載置された繊維強化樹脂素材14aを圧縮するように下降する。
At the start of pressing, the
上側ユニットバネ11a〜11dは、上加熱プレート5が上冷却プレート3と圧接した状態ではバネ収容部18(上加熱プレートにのみ符号を付してある)に収容されるようになっている。
上加熱プレート5は、上側ユニットピン7a〜7d(7c、7dは図示せず)が上下距離制限のための段差のある上側ピン溝8aを滑動することによって、上冷却プレート3と接離するようになっている。
なお、上加熱プレート5と上冷却プレート3との間隔をD1、上側ユニットピン7a〜7dの上面と上加熱プレート5の背面(スライドで押される面)との距離d1は、D1≦d1で、例えば1mm≦D1≦30mmである(本実施例では5mm)。
The upper unit springs 11a to 11d are accommodated in the spring accommodating portion 18 (only the upper heating plate is marked) when the
The
The distance between the
図5は、本発明に係る繊維強化樹脂材の成形品製造装置を構成する冷却プレートの一例を説明する断面模式図、図6は本発明に係る繊維強化樹脂材の成形品製造装置を構成する加熱プレートの一例を説明する断面模式図である。
図5において、金属バルク材からなる上下冷却プレート(3、4)の内部には蛇管(冷却媒体流路)24、25が形成されており、本実施例ではこの中を冷却媒体として冷水を流す。なお、冷却媒体は冷却できるものであれば、特に限定されず、例えば、油であってもよい。
この冷却媒体は、冷却媒体源/開閉手段28から冷却媒体流路24、25を通り回収手段30に流通することで上下の金型(1、2)の温度を下げる。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a cooling plate constituting the fiber-reinforced resin molded product manufacturing apparatus according to the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional schematic diagram illustrating an example of the cooling plate constituting the fiber-reinforced resin molded article manufacturing apparatus according to the present invention. It is sectional drawing schematically explaining an example of a heating plate.
In FIG. 5, serpentine tubes (cooling medium flow paths) 24 and 25 are formed inside the vertical cooling plates (3, 4) made of a metal bulk material, and in this embodiment, cold water flows through these as a cooling medium. .. The cooling medium is not particularly limited as long as it can be cooled, and may be, for example, oil.
The cooling medium lowers the temperatures of the upper and lower molds (1, 2) by flowing from the cooling medium source / opening / closing means 28 through the cooling
図6において、金属バルク材の上下の加熱プレート(5、6)には、複数本のカートリッジヒーター(26、27)が設置されて加熱プレート(5、6)を加熱している。
加熱プレート(5、6)が冷却プレート(3、4)を介して上下の金型(1、2)に熱エネルギーを供給している期間では、上下の冷却プレート(3、4)への冷却媒体の供給を停止する。
カートリッジヒーター(26、27)は、制御手段などで発熱コントロールとオン・オフが制御される。
In FIG. 6, a plurality of cartridge heaters (26, 27) are installed on the upper and lower heating plates (5, 6) of the metal bulk material to heat the heating plates (5, 6).
During the period when the heating plates (5, 6) supply heat energy to the upper and lower molds (1, 2) via the cooling plates (3, 4), the upper and lower cooling plates (3, 4) are cooled. Stop the supply of media.
The heat generation control and on / off of the cartridge heaters (26, 27) are controlled by a control means or the like.
カートリッジヒーター(26、27)はジュール熱を熱源とするが、これに代えて高周波加熱コイルを用いた高周波電源等を用いることができる。すなわち、熱エネルギーを供給する手段は、加熱することができる加熱機器等、特に限定されるものではない。また、過熱蒸気を上記した冷却媒体流路と同様の蛇管に流して加熱をすることもできる。 The cartridge heaters (26, 27) use Joule heat as a heat source, but instead, a high-frequency power source using a high-frequency heating coil or the like can be used. That is, the means for supplying heat energy is not particularly limited, such as a heating device capable of heating. Further, superheated steam can be passed through a serpentine tube similar to the cooling medium flow path described above for heating.
次に、上記した本発明にかかる成形品製造装置を用いた繊維強化樹脂素材からその成形品を製造する方法のプロセスの一実施例を説明する。 Next, an embodiment of a process of a method for manufacturing a molded product from a fiber-reinforced resin material using the molded product manufacturing apparatus according to the present invention will be described.
図7Aは、本発明に係る繊維強化樹脂材の成形品製造工程を説明する模式図、図7Bは図7Aに続く成形品製造工程を説明する模式図である。そして、図8は本発明に係る繊維強化樹脂材の成形品製造手順の一例を記述する流れ図である。
以下、図7Aと図7B及び図8を参照して本発明に係る製造方法の1実施例を説明する。
FIG. 7A is a schematic view illustrating a molded product manufacturing process of the fiber reinforced resin material according to the present invention, and FIG. 7B is a schematic diagram illustrating a molded product manufacturing process following FIG. 7A. FIG. 8 is a flow chart illustrating an example of a procedure for manufacturing a molded product of the fiber reinforced resin material according to the present invention.
Hereinafter, one embodiment of the manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7A, 7B, and 8.
初期状態では、図示しないスライドは待機位置に停止しており、上側ユニット100と下側ユニット200は、図1に示したように上金型1のキャビティ1aと下金型2のコア2aとが離間した状態となっている。
上金型1の背面には、上冷却プレート3が接合されており、この上冷却プレート3の背面に上加熱プレート5が上側ユニットバネ11a〜11d(11c〜11dは不図示)の伸張で離間された状態で設置されている。
In the initial state, the slide (not shown) is stopped at the standby position, and the
An
なお、下金型2についても同様に、下金型1の背面には下冷却プレート4が接合されており、この下冷却プレート4の背面に下加熱プレート6が下側ユニットバネ12a〜12d(12c〜12dは不図示)の伸張で離間した状態で設置されている。この状態で上下ユニット(100、200)がスタンバイしている(図8のプロセス1(以下、P1のように記す))。
Similarly, for the
そして、次のプロセスで、スタンバイ状態にある上下の金型(1、2)の間隙(キャビティ1aとコア2aの間)に加工素材(繊維強化樹脂素材14a)を挿置する(図8のP2)。
Then, in the next process, the processing material (fiber reinforced
次に、図示しないスライドを動作させ、スライドを全降下する。降下の途上は、一段降下で上下加熱プレート(5、6)を上下冷却プレート(3、4)に接触させ、最終的な降下で上下の金型(1、2)に対して互いに押圧する力を与える。これにより、加工素材(繊維強化樹脂素材14a)を挟み、圧縮する(図7Aの(a))。(図8のP3)。
Next, a slide (not shown) is operated to fully lower the slide. During the descent, the upper and lower heating plates (5, 6) are brought into contact with the upper and lower cooling plates (3, 4) in the one-step descent, and the force that presses against the upper and lower molds (1, 2) in the final descent. give. As a result, the processed material (fiber reinforced
そして、上下の加熱プレート(5、6)の加熱手段(カートリッジヒーター)に電流を流して加熱し、加工素材(繊維強化樹脂素材14a)を高温処理する(図7Aの(b):ヒート工程)。(図8のP4)。
Then, an electric current is passed through the heating means (cartridge heaters) of the upper and lower heating plates (5, 6) to heat the processed material (fiber reinforced
なお、前記P3からP4のプロセスに入る時点で、加熱手段(カートリッジヒーター)の事前加熱を行って上下金型(1、2)の温度を予め上昇させておくのが望ましい。 At the time of entering the process from P3 to P4, it is desirable to preheat the heating means (cartridge heater) to raise the temperature of the upper and lower molds (1, 2) in advance.
加工素材の成形に必要とされる所要の時間の経過後、スライドを一段戻して上下加熱プレート(5、6)への電流を遮断し、上下加熱プレート(5、6)を上下冷却プレート(3、4)との接触を断ち、上下冷却プレート(3、4)に冷却媒体(例えば、0℃〜10℃の冷水)を流して加工素材(繊維強化樹脂素材14a)の温度を下げる(図7Bの(c):クール工程)。(図8のP5)。
After the required time required for molding the processed material has elapsed, the slide is returned one step to cut off the current to the upper and lower heating plates (5, 6), and the upper and lower heating plates (5, 6) are changed to the upper and lower cooling plates (3). 4) is cut off, and a cooling medium (for example, cold water at 0 ° C. to 10 ° C.) is passed through the upper and lower cooling plates (3, 4) to lower the temperature of the processed material (fiber reinforced
前記“スライドを一段戻す”とは、それによってユニットバネが伸びて上下の加熱プレート(5、6)は、上下の冷却プレート(3、4)との接触が解除されるが、上下の冷却プレート(3、4)は、それと一体結合した上下の金型(1、2)に圧縮力を保持している状態を意味する。
すなわち、上下の金型(1、2)は、依然として加工素材(繊維強化樹脂素材14a)を圧縮状態に維持している状態を保持している。P5の段階では、上下の金型(1、2)による加工素材(繊維強化樹脂素材14a)への圧縮は維持される。
The "returning the slide one step" means that the unit spring is extended and the upper and lower heating plates (5, 6) are released from contact with the upper and lower cooling plates (3, 4), but the upper and lower cooling plates are released. (3, 4) means a state in which the compressive force is held in the upper and lower molds (1, 2) integrally connected to the mold (1, 2).
That is, the upper and lower dies (1, 2) still maintain the state in which the processed material (fiber reinforced
上下の冷却プレート(3、4)による冷却により、上下の金型(1、2)の温度が所要値(例えば80℃等)に低下した時点で、上下冷却プレート(3、4)への冷却媒体の供給を遮断し、スライドを初期位置に戻す。
これにより、上下の金型(1、2)が開き、成形された加工品、すなわち繊維強化樹脂材14が取り出される(脱型される)(図7Bの(d))。(図8のP6)。
When the temperature of the upper and lower molds (1, 2) drops to the required value (for example, 80 ° C.) due to the cooling by the upper and lower cooling plates (3, 4), the cooling to the upper and lower cooling plates (3, 4) is performed. Shut off the supply of media and return the slide to its initial position.
As a result, the upper and lower dies (1, 2) are opened, and the molded processed product, that is, the fiber reinforced
上記したプロセスを経ることで、加熱圧縮して加工した繊維強化樹脂素材の熱処理(加熱→冷却)に要するサイクルタイムを大幅に短縮することができ、ハイサイクルの生産を実現できる。
これにより、成形品の単価を削減することが可能となり、全体のコスト低減に寄与することができる。
By going through the above process, the cycle time required for heat treatment (heating → cooling) of the fiber-reinforced resin material processed by heat compression can be significantly shortened, and high-cycle production can be realized.
As a result, the unit price of the molded product can be reduced, which can contribute to the overall cost reduction.
上記の製造プロセスを工程の概念でさらに説明すると以下のようになる。すなわち、本実施例に係る繊維強化樹脂成形品の製造は、次の工程を含む。 The above manufacturing process will be further described in terms of the concept of the process as follows. That is, the production of the fiber-reinforced resin molded product according to this embodiment includes the following steps.
(1)上側ユニット100を構成する上金型1のキャビティ1aと下側ユニット200を構成する下金型2のコア2aの間で、当該下金型2のコア2aの上に繊維強化樹脂素材14aを挿置する素材挿置工程と、
(2)上側ユニット100を構成する上金型1の背面に接合されている上冷却プレート3に接して設けられた上加熱プレート5、及び下金型2の背面に接合されている下冷却プレート4に接して設けられた下加熱プレート6を介して、上金型1と下金型2に熱エネルギーを伝達・供給した状態で繊維強化樹脂素材を加熱・圧縮しながらプレス成形するヒート工程と、
(3)所要の加熱・圧縮処理の時間経過後、上金型1と下金型2への熱エネルギーの供給を停止すると共に、上冷却プレート3及び下冷却プレート4に冷却媒体(公的には冷水又は油)を供給して上金型1と下金型2及び繊維強化樹脂素材14aを所要の温度に冷却するクール工程と、
(4)繊維強化樹脂素材14aが所要の温度に冷却された時点で、上側ユニット100と下側ユニット200とを圧縮する加圧力を解除して、上金型1と前記下金型2を開き、繊維強化樹脂材成形品14を取り出す成形品取出す工程。
(1) A fiber reinforced resin material is placed on the
(2) An
(3) After the required heating / compression process has elapsed, the supply of heat energy to the
(4) When the fiber-reinforced
また、上記の上金型1と下金型2に熱エネルギーを伝達・供給した状態には、繊維強化樹脂素材14aを上金型1と下金型2でのプレス工程前に、上金型1の温度を予備加熱する工程、あるいは必要により当該繊維強化樹脂素材に含浸される樹脂のガラス移転点又は溶融点温度より若干高く加熱する事前加熱工程を含ませることができる。
Further, in a state where heat energy is transferred and supplied to the
さらに、上金型1と下金型2への熱エネルギーの供給を停止する際に、上加熱プレート5及び下加熱プレート6のそれぞれと上冷却プレート3及び下冷却プレート4とを離間させて熱的接合を解除する加熱プレート退避工程を含むことを特徴とする。
Further, when the supply of heat energy to the
以上説明した実施例によれば、冷却工程の開始前に加熱プレートを金型ユニットから退避させる構成としたことで、プレス加工における金型の冷却時間が大幅短縮され、ハイサイクルな量産化が実現できる。 According to the above-described embodiment, by retracting the heating plate from the die unit before the start of the cooling process, the cooling time of the die in press working is significantly shortened, and high-cycle mass production is realized. it can.
1・・・上金型
1a・・・キャビティ
2・・・下金型
2a・・・コア
3・・・上冷却プレート
4・・・下冷却プレート
5・・・上加熱プレート
6・・・下加熱プレート
7(a〜d)・・・上側ユニットピン
8(a〜d)・・・上側ピン溝
9(a〜d)・・・下側ユニットピン
10(a〜d)・・・下側ピン溝
11(a〜d)・・・上側ユニットバネ
12(a〜d)・・・下側ユニットバネ
13・・・ベース
14・・・繊維強化樹脂加工品(成形品)
14a・・・繊維強化樹脂素材
15・・・連結ネジ
16・・・上金型との接合面
17・・・下金型との接合面
18・・・バネ収容部
20・・・上冷却手段(上冷却プレート)
21・・・下冷却手段(下冷却プレート)
22・・・上加熱手段(上加熱プレート)
23・・・下加熱手段(下加熱プレート)
24,25・・・冷却媒体流路(蛇管)
26,27・・・加熱手段(カートリッジヒーター又は高周波電源)
28・・・冷却媒体源/開閉手段
30・・・回収手段
100・・・上側ユニット
200・・・下側ユニット
1 ...
14a ・ ・ ・ Fiber reinforced
21 ... Lower cooling means (lower cooling plate)
22 ... Upper heating means (upper heating plate)
23 ... Lower heating means (lower heating plate)
24, 25 ... Cooling medium flow path (snake tube)
26, 27 ... Heating means (cartridge heater or high frequency power supply)
28 ... Cooling medium source / opening / closing means 30 ... Recovery means 100 ...
Claims (4)
前記上金型のキャビティと反対側の面に配置され、冷却手段を備える上冷却プレートと、
前記下金型のコアと反対側の面に配置され、冷却手段を備える下冷却プレートと、
前記上冷却プレートの上金型接触面の反対側の面に切離可能に配置されており、加熱手段を備える上加熱プレートと、
前記下冷却プレートの下金型配置面の反対側に切離可能に配置されており、加熱手段を備える下加熱プレートと、
前記上加熱プレートと、前記上冷却プレートとを接続する上側ユニットバネと、
前記下加熱プレートと、前記下冷却プレートとを接続する下側ユニットバネと、を備え、
前記上金型と前記下金型とにより前記繊維強化樹脂材を押圧する際は、前記上側ユニットバネ及び前記下側ユニットバネが縮むことにより、前記加熱プレートと、前記冷却プレートが熱的接合され、加熱後、冷却する際は、前記上側ユニットバネ及び前記下側ユニットバネの伸長により、繊維強化樹脂材を前記上金型及び前記下金型で圧縮状態を維持した状態で、前記加熱プレートと前記冷却プレートとが離間する構成になっており、
さらに、前記上加熱プレートと前記上冷却プレートとは、前記上冷却プレートから抜け出しが制限されている上側ユニットピンで接続され、
前記下加熱プレートと前記下冷却プレートとは、前記下加熱プレートと前記下冷却プレートとの横ずれを抑制する下側ユニットピンで接続されている、繊維強化樹脂材の成形品製造装置。 It is a molded product manufacturing apparatus for fiber reinforced resin material by press molding using a pair of upper and lower dies consisting of an upper die having a cavity and a lower die having a core.
An upper cooling plate arranged on the surface opposite to the cavity of the upper mold and provided with cooling means,
A lower cooling plate arranged on the surface opposite to the core of the lower mold and provided with cooling means, and a lower cooling plate.
An upper heating plate that is separably arranged on the surface opposite to the upper mold contact surface of the upper cooling plate and is provided with a heating means, and an upper heating plate.
A lower heating plate that is separably arranged on the opposite side of the lower mold arrangement surface of the lower cooling plate and is provided with a heating means, and a lower heating plate.
An upper unit spring connecting the upper heating plate and the upper cooling plate,
A lower unit spring for connecting the lower heating plate and the lower cooling plate is provided.
When the fiber reinforced resin material is pressed by the upper mold and the lower mold, the upper unit spring and the lower unit spring contract, so that the heating plate and the cooling plate are thermally joined. When cooling after heating, the fiber-reinforced resin material is maintained in a compressed state by the upper mold and the lower mold by the extension of the upper unit spring and the lower unit spring, and the heating plate and the heating plate are used. It is configured to be separated from the cooling plate.
Further, the upper heating plate and the upper cooling plate are connected by an upper unit pin whose exit from the upper cooling plate is restricted.
A fiber-reinforced resin molded product manufacturing apparatus in which the lower heating plate and the lower cooling plate are connected by a lower unit pin that suppresses lateral displacement between the lower heating plate and the lower cooling plate.
前記上金型は、前記キャビティとは反対側である背面に接合配置された上冷却プレートと、前記上冷却プレートに対して接離可能に熱的接触配置された上加熱プレートとで上側ユニットを構成し、
前記下金型は、前記コアとは反対側である背面に接合配置された下冷却プレートと、前記下冷却プレートに対して接離可能に熱的接触配置された下加熱プレートとで下側ユニットを構成してなり、
前記上側ユニットを構成する前記上金型のキャビティと前記下側ユニットを構成する前記下金型のコアの間で当該下金型の前記コアの上に繊維強化樹脂素材を挿置する素材挿置工程と、
前記上側ユニットを構成する前記上金型の背面に接合されている上冷却プレートに接して設けられた前記上加熱プレートおよび前記下金型の背面に接合されている前記下冷却プレートに接して設けられた下加熱プレートを介して、前記上金型と前記下金型に熱エネルギーを伝達・供給した状態で前記繊維強化樹脂素材を加圧して加熱・圧縮しながらプレス成形するヒート工程と、
所要の加熱・圧縮処理の時間経過後、前記上金型と前記下金型への熱エネルギーの供給を停止する際に、前記上加熱プレートおよび前記下加熱プレートのそれぞれと前記上冷却プレートおよび前記下冷却プレートとの熱接合を解除する加熱プレート退避工程と、
前記上金型と前記下金型への熱エネルギーの供給を停止すると共に、前記上冷却プレートおよび前記下冷却プレートに冷却媒体を供給して前記上金型と前記下金型および前記繊維強化樹脂素材を所与の温度に冷却するクール工程と、
前記繊維強化樹脂素材が所要の温度に冷却された時点で前記上側ユニットと前記下側ユニットとの加圧を解除して前記上金型と前記下金型を開き、繊維強化樹脂材成形品を取り出す成形品取出す工程と、
を含み、
前記上加熱プレートと前記上冷却プレートとは、前記上冷却プレートから抜け出しが制限されている上側ユニットピンで接続され、
前記下加熱プレートと前記下冷却プレートとは、前記下加熱プレートと前記下冷却プレートとの横ずれを抑制する下側ユニットピンで接続されていることを特徴とする繊維強化樹脂材の成形品の製造方法。 A method for manufacturing a molded product of a fiber-reinforced resin material by press molding using an upper mold having a cavity and a lower mold having a core.
The upper mold is formed by forming an upper unit with an upper cooling plate joined and arranged on the back surface opposite to the cavity and an upper heating plate arranged so as to be in contact with and detachably from the upper cooling plate. Configure and
The lower mold is a lower unit consisting of a lower cooling plate joined and arranged on the back surface opposite to the core and a lower heating plate arranged so as to be in contact with and detachably from the lower cooling plate. Consists of
Material insertion in which a fiber reinforced resin material is inserted on the core of the lower mold between the cavity of the upper mold constituting the upper unit and the core of the lower mold constituting the lower unit. Process and
Provided in contact with the upper heating plate provided in contact with the upper cooling plate joined to the back surface of the upper mold constituting the upper unit and the lower cooling plate joined to the back surface of the lower mold. A heat step of press-molding the fiber-reinforced resin material while heating and compressing the fiber-reinforced resin material in a state where heat energy is transferred and supplied to the upper mold and the lower mold through the lower heating plate.
After the lapse of the required heating / compression treatment time, when the supply of heat energy to the upper mold and the lower mold is stopped, each of the upper heating plate and the lower heating plate, the upper cooling plate, and the above A heating plate retracting process that releases the thermal bonding with the lower cooling plate ,
The supply of thermal energy to the upper mold and the lower mold is stopped, and a cooling medium is supplied to the upper cooling plate and the lower cooling plate to supply the upper mold, the lower mold, and the fiber reinforced resin. A cool process that cools the material to a given temperature,
When the fiber-reinforced resin material is cooled to a required temperature, the pressurization between the upper unit and the lower unit is released to open the upper mold and the lower mold to obtain a fiber-reinforced resin molded product. Molded product to be taken out The process of taking out and
Including
The upper heating plate and the upper cooling plate are connected by an upper unit pin whose exit from the upper cooling plate is restricted.
Manufacture of a molded product of a fiber reinforced resin material , wherein the lower heating plate and the lower cooling plate are connected by a lower unit pin that suppresses lateral displacement between the lower heating plate and the lower cooling plate. Method.
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