JP7137227B2 - Preforming apparatus, preforming method, resin molding system, and resin molding method - Google Patents

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Description

本発明は、予備成形装置及び予備成形方法、並びに樹脂成形システム及び樹脂成形方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a preforming apparatus, a preforming method, a resin molding system, and a resin molding method.

熱可塑性樹脂等の樹脂成形品を成形する方法としては、射出成形法、ブロー成形法、プレス成形法等がある。これらの成形方法においては、金属製の成形型である金型が使用されている。金型を製造する際には、金属材料を三次元的に切削加工する必要があり、この切削加工に手間がかかるといった弱点がある。一方、成形型を用いずに熱可塑性樹脂の成形を可能にした成形方法としては、3Dプリンター等として知られる積層造形法がある。積層造形法においては、成形型が不要である一方、成形された樹脂成形品に積層界面が残ることによる特性上の弱点がある。これらの成形方法の弱点が克服された成形方法として、例えば、特許文献1,2に示される、非金属材料からなる成形型及び電磁波を用いた熱可塑性樹脂の成形方法がある。 Methods for molding resin moldings such as thermoplastic resins include injection molding, blow molding, press molding, and the like. In these molding methods, a metal mold is used. When manufacturing a mold, it is necessary to cut the metal material three-dimensionally, and this cutting process is time-consuming. On the other hand, as a molding method that enables molding of a thermoplastic resin without using a molding die, there is a lamination molding method known as a 3D printer or the like. In the layered manufacturing method, although a molding die is not required, there is a weak point in characteristics due to the layer interface remaining in the molded resin molded product. As a molding method overcoming the weaknesses of these molding methods, for example, there is a method of molding a thermoplastic resin using a molding die made of a non-metallic material and electromagnetic waves, which is disclosed in Patent Documents 1 and 2.

特許文献1の樹脂成形方法においては、金型の代わりにゴム型が用いられ、ゴム型の表面から照射される電磁波によって、ゴム型のキャビティ内の熱可塑性樹脂が加熱されて、熱可塑性樹脂の成形品が得られる。この樹脂成形方法においては、ゴム型のキャビティ内が真空手段によって真空状態にされ、キャビティ内に熱可塑性樹脂が充填されやすくしている。 In the resin molding method of Patent Document 1, a rubber mold is used instead of a metal mold, and the thermoplastic resin in the cavity of the rubber mold is heated by electromagnetic waves emitted from the surface of the rubber mold. A molded article is obtained. In this resin molding method, the inside of the cavity of the rubber mold is evacuated by vacuum means to facilitate the filling of the cavity with the thermoplastic resin.

また、特許文献2の熱可塑性樹脂成形品の成形方法においては、ゴム型内の熱可塑性樹脂が電磁波によって加熱されるときに、真空手段によってゴム型内の圧力が外部の圧力よりも低くなり、ゴム型を構成する一対のゴム型部が互いに接近して、容積が縮小したゴム型内に熱可塑性樹脂成形品が成形される。 Further, in the method for molding a thermoplastic resin molded product of Patent Document 2, when the thermoplastic resin in the rubber mold is heated by electromagnetic waves, the pressure inside the rubber mold is made lower than the external pressure by a vacuum means, A pair of rubber mold parts constituting a rubber mold are brought close to each other, and a thermoplastic resin molded product is molded in the rubber mold with a reduced volume.

特開2007-216448号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-216448 特開2011-240539号公報JP 2011-240539 A

ところで、大型の成形体、複雑な形状を有する成形体等を成形する場合には、特許文献1,2等に示される熱可塑性樹脂の成形方法によっては、成形体の成形に改善の余地がある。この場合には、成形型のキャビティが大きくなる又は複雑になり、キャビティの全体に粒状の熱可塑性樹脂が充填されにくいことが判明した。 By the way, when molding a large-sized molded body, a molded body having a complicated shape, etc., there is room for improvement in molding the molded body depending on the thermoplastic resin molding method disclosed in Patent Documents 1 and 2. . In this case, it has been found that the cavity of the mold becomes large or complicated, and it is difficult to fill the entire cavity with the granular thermoplastic resin.

大型の成形体、複雑な形状を有する成形体等を成形する場合には、本成形を行う前に予備成形を行って予備成形体を一旦成形し、予備成形体を用いて本成形を行うことが考えられる。この場合に、予備成形体を成形するための新たな装置及び方法の開発が望まれる。 When molding a large-sized molded body, a molded body having a complicated shape, etc., pre-molding is performed before main molding, the pre-molded body is once molded, and the main molding is performed using the pre-molded body. can be considered. In this case, development of a new apparatus and method for forming the preform is desired.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、予備成形体の成形が容易であり、成形できる樹脂の種類の制約を少なくすることができる予備成形装置及び予備成形方法、並びに樹脂成形システム及び樹脂成形方法を提供しようとして得られたものである。 The present invention has been made in view of such problems, and a preforming apparatus and a preforming method that can easily form a preform and reduce restrictions on the type of resin that can be formed, as well as a resin molding system and a preforming method. It was obtained by trying to provide a resin molding method.

本発明の第1態様は、樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形する予備成形装置であって、
鉛直上側に開口部を有する枠形状に形成されたステージ枠と、
前記ステージ枠の内側に配置されるとともに、前記ステージ枠に対して鉛直方向に沿って相対的に昇降し、かつ、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有する粒状物が、粒状物層として規定厚みの範囲内に繰り返し層状に敷き詰められるステージと、
前記ステージ枠によって囲まれた前記ステージ上に前記粒状物を供給する粒状物供給体と、
可撓性の均しシートによって構成され、前記ステージ上に載置された前記粒状物を均して、前記粒状物層を形成するための均し部材と、
前記鉛直方向に対して直交する水平方向に平面形状を描くよう、前記ステージに対して相対的に収束光を移動させながら、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光を照射する光照射源と、
前記ステージへの前記粒状物層の積層と、前記光照射源による前記収束光の照射とを繰り返し交互に行うよう制御する制御機器と、を備え、
前記均しシートが前記ステージ枠の上端開口部を覆うように配置されるときに、前記粒状物層が形成され、
前記制御機器は、前記粒状物層における前記粒状物の表面部位が溶融し、前記表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、前記予備成形体としての粒状物結合体が成形されるよう、前記粒状物層への前記収束光の照射状態を制御するよう構成されている、予備成形装置にある。
本発明の第2態様は、樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形する予備成形装置であって、
鉛直上側に開口部を有する枠形状に形成されたステージ枠と、
前記ステージ枠の内側に配置されるとともに、前記ステージ枠に対して鉛直方向に沿って相対的に昇降し、かつ、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有する粒状物が、粒状物層として規定厚みの範囲内に繰り返し層状に敷き詰められるステージと、
前記鉛直方向に対して直交する水平方向に平面形状を描くよう、前記ステージに対して相対的に収束光を移動させながら、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光を照射する光照射源と、
前記ステージへの前記粒状物層の積層と、前記光照射源による前記収束光の照射とを繰り返し交互に行うよう制御する制御機器と、を備え、
前記光照射源は、前記収束光として、0.78~2μmの波長領域を含む近赤外線を、直径が1~10mmの範囲内のスポット光として、前記粒状物層の前記粒状物に照射するよう構成されており、
前記制御機器は、前記粒状物層における前記粒状物の表面部位が溶融し、前記表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、前記予備成形体としての粒状物結合体が成形されるよう、前記粒状物層への前記収束光の照射状態を制御するよう構成されている、予備成形装置にある。
A first aspect of the present invention is a preforming apparatus for forming a preform used for molding a resin molded product,
a stage frame formed in a frame shape having an opening vertically upward;
Granules containing a resin that are arranged inside the stage frame, move up and down relative to the stage frame along the vertical direction, and have a maximum outer shape within a range of 0.5 to 5 mm. , a stage that is repeatedly spread in layers within a specified thickness range as a granular material layer;
a granular material supplier that supplies the granular material onto the stage surrounded by the stage frame;
a leveling member composed of a flexible leveling sheet for leveling the granular material placed on the stage to form the granular material layer;
a light irradiation source that irradiates the particulate matter layer on the stage with the convergent light while moving the convergent light relative to the stage so as to draw a planar shape in a horizontal direction perpendicular to the vertical direction; ,
a control device for controlling the stacking of the particulate material layer on the stage and the irradiation of the convergent light by the light irradiation source so as to be repeatedly and alternately performed;
the granular material layer is formed when the leveling sheet is arranged to cover the upper end opening of the stage frame;
The control device melts the surface portions of the granules in the granule layer so that the interfaces where the surface portions are in contact with each other adhere to each other to form the combined granules as the preform. The preforming device is configured to control the state of irradiation of the convergent light onto the granular material layer.
A second aspect of the present invention is a preforming apparatus for forming a preform used for molding a resin molded product,
a stage frame formed in a frame shape having an opening vertically upward;
Granules containing a resin that are arranged inside the stage frame, move up and down relative to the stage frame along the vertical direction, and have a maximum outer shape within a range of 0.5 to 5 mm. , a stage that is repeatedly spread in layers within a specified thickness range as a granular material layer;
a light irradiation source that irradiates the particulate matter layer on the stage with the convergent light while moving the convergent light relative to the stage so as to draw a planar shape in a horizontal direction perpendicular to the vertical direction; ,
a control device for controlling the stacking of the particulate material layer on the stage and the irradiation of the convergent light by the light irradiation source so as to be repeatedly and alternately performed;
The light irradiation source irradiates near-infrared rays including a wavelength region of 0.78 to 2 μm as the convergent light as spot light having a diameter of 1 to 10 mm to the particles of the particle layer. is composed of
The control device melts the surface portions of the granules in the granule layer so that the interfaces where the surface portions are in contact with each other adhere to each other to form the combined granules as the preform. The preforming device is configured to control the state of irradiation of the convergent light onto the granular material layer.

本発明の第態様は、前記予備成形装置を含み、
前記予備成形体から前記樹脂成形品が成形されるキャビティを有する絶縁性の成形型と、
前記成形型に照射又は印加される電磁波によって、前記成形型を介して前記キャビティ内の前記予備成形体を加熱して溶融させる電磁波発生装置と、を備える、樹脂成形システムにある。
A third aspect of the present invention includes the preforming device,
an insulating mold having a cavity in which the resin molded product is molded from the preform;
and an electromagnetic wave generator that heats and melts the preform in the cavity through the mold by electromagnetic waves irradiated or applied to the mold.

本発明の第態様は、樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形する予備成形方法であって、
ステージ枠の内側に配置されたステージに、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有する粒状物が、規定厚みの範囲内に層状に敷き詰められた粒状物層が形成される粒状物層形成工程と、
前記ステージに対して光照射源による収束光が平面形状を描くように相対的に移動しながら、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光が照射される光照射工程と、を含み、
前記粒状物層形成工程においては、可撓性の均しシートによって、前記ステージ上又は前記ステージ上の前記粒状物層の表面に載置された前記粒状物が均され、前記均しシートが前記ステージ枠の上端開口部を覆うように配置されるときに、前記粒状物層が形成され、
前記粒状物層形成工程による前記粒状物層の積層と、前記光照射工程による前記収束光の照射とが繰り返し行われ、前記粒状物層における前記粒状物の表面部位が溶融し、前記表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、前記予備成形体としての粒状物結合体が成形される、予備成形方法にある。
本発明の第5態様は、樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形する予備成形方法であって、
ステージ枠の内側に配置されたステージに、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有する粒状物が、規定厚みの範囲内に層状に敷き詰められた粒状物層が形成される粒状物層形成工程と、
前記ステージに対して光照射源による収束光が平面形状を描くように相対的に移動しながら、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光が照射される光照射工程と、を含み、
前記光照射工程においては、前記光照射源による前記収束光は、0.78~2μmの波長領域を含む近赤外線によって構成された、直径が1~10mmの範囲内のスポット光として、前記粒状物層の前記粒状物に照射され、
前記粒状物層形成工程による前記粒状物層の積層と、前記光照射工程による前記収束光の照射とが繰り返し行われ、前記粒状物層における前記粒状物の表面部位が溶融し、前記表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、前記予備成形体としての粒状物結合体が成形される、予備成形方法にある。
A fourth aspect of the present invention is a preforming method for forming a preform used for forming a resin molded product,
On the stage arranged inside the stage frame, a granule layer is formed in which granules containing resin and having a maximum outer diameter within the range of 0.5 to 5 mm are spread in layers within the range of a specified thickness. a particulate matter layer forming step;
a light irradiation step of irradiating the particulate matter layer on the stage with the converged light while the converged light from the light irradiation source moves relative to the stage so as to draw a planar shape;
In the granular material layer forming step, the granular material placed on the stage or on the surface of the granular material layer on the stage is leveled by a flexible leveling sheet, and the leveling sheet is leveled by the leveling sheet. The granular material layer is formed when arranged to cover the upper end opening of the stage frame,
The stacking of the particulate layer in the particulate layer forming step and the irradiation of the convergent light in the light irradiation step are repeated, and the surface portions of the particulate matter in the particulate matter layer are melted, and the surface portions of the particulate matter are melted. are fixed to each other at the interfaces where they are in contact with each other to form a combined particulate material as the preform.
A fifth aspect of the present invention is a preforming method for forming a preform used for forming a resin molded product,
On the stage arranged inside the stage frame, a granule layer is formed in which granules containing resin and having a maximum outer diameter within the range of 0.5 to 5 mm are spread in layers within the range of a specified thickness. a particulate matter layer forming step;
a light irradiation step of irradiating the particulate matter layer on the stage with the converged light while the converged light from the light irradiation source moves relative to the stage so as to draw a planar shape;
In the light irradiation step, the convergent light from the light irradiation source is a spot light having a diameter within the range of 1 to 10 mm, which is composed of near-infrared rays including a wavelength range of 0.78 to 2 μm. irradiating the grains of the layer;
The stacking of the particulate layer in the particulate layer forming step and the irradiation of the convergent light in the light irradiation step are repeated, and the surface portions of the particulate matter in the particulate matter layer are melted, and the surface portions of the particulate matter are melted. are fixed to each other at the interfaces where they are in contact with each other to form a combined particulate material as the preform.

本発明の第態様は、予備成形方法を含み、
成形型内に前記予備成形体が配置される配置工程と、
前記成形型を透過した電磁波、又は一対の電極によって印加される電磁波としての交番電界によって前記予備成形体が加熱されて溶融し、前記予備成形体を構成する前記粒状物によって前記成形型内に形成された隙間がなくなるように、溶融した材料が前記成形型内に充填される充填工程と、
前記溶融した材料が前記成形型内において冷却されて固化し、前記材料が一体化された樹脂成形品が前記成形型内に成形される冷却工程と、を含む樹脂成形方法にある。
A sixth aspect of the invention comprises a preforming method,
a placement step of placing the preform in a mold;
The preform is heated and melted by an electromagnetic wave transmitted through the mold or an alternating electric field as an electromagnetic wave applied by a pair of electrodes, and formed in the mold by the granules constituting the preform. a filling step in which the molten material is filled into the mold so that the gaps formed are eliminated;
a cooling step in which the molten material is cooled and solidified in the molding die, and a resin molded article in which the material is integrated is molded in the molding die.

(第1、第2態様の予備成形装置)
前記第1、第2態様の予備成形装置は、樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形するためのものである。予備成形体は、樹脂成形品を本成形するための材料として用いられるものであり、予備成形体の表面形状に精度は要求されない。一方、予備成形体には、成形が容易であり、成形できる樹脂の種類の制約が少ないことが求められる。予備成形装置は、粉末焼結積層造形法:SLS(Selective Laser Sintering)に用いられる装置と類似するものの、粉末焼結積層造形法とは成形対象及び成形原理が異なるものである。
(Preforming Apparatus of First and Second Aspects)
The preforming apparatus according to the first and second aspects is for forming a preform used for forming a resin molded product. The preformed body is used as a material for final molding of a resin molded article, and precision in the surface shape of the preformed body is not required. On the other hand, the preform is required to be easy to mold and to have few restrictions on the type of resin that can be molded. The preforming apparatus is similar to an apparatus used in the powder sintering additive manufacturing method: SLS (Selective Laser Sintering), but differs from the powder sintering additive manufacturing method in terms of molding objects and molding principles.

予備成形装置は、ステージ枠、ステージ、光照射源及び制御機器を備え、制御機器の制御を受けて、ステージへの粒状物層の積層と、光照射源による収束光の照射とを繰り返し交互に行うものである。粒状物層における、収束光が照射された隣接する粒状物同士は、溶融して互いに結合することになる。このとき、粒状物層における粒状物と、隣接する粒状物層における粒状物とも、溶融して互いに結合することになる。 The preforming apparatus includes a stage frame, a stage, a light irradiation source, and a control device, and under the control of the control device, alternately and repeatedly stacks the particulate material layer on the stage and irradiates convergent light from the light irradiation source. It is something to do. Adjacent granules in the granule layer irradiated with convergent light melt and bond to each other. At this time, the granules in the granule layer and the granules in the adjacent granule layer are melted and bonded to each other.

予備成形装置においては、予備成形体を成形することを目的としているために、粒状物を完全に溶融させないようにする。具体的には、制御機器によって、光照射源による収束光の照射状態を制御し、収束光が照射された、粒状物層における粒状物の表面部位のみが溶融するようにしている。そして、粒状物の表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、予備成形体としての粒状物結合体が成形される。 Since the purpose of the preforming apparatus is to form a preform, the granules should not be completely melted. Specifically, the controller controls the irradiation state of the convergent light from the light irradiation source so that only the surface portions of the particles in the granular material layer that are irradiated with the convergent light are melted. Then, the interfaces where the surface portions of the granular materials are in contact with each other adhere to each other, forming a combined granular material as a preform.

このような粒状物結合体を成形する装置は、予備成形装置によって初めて見出されたものである。粒状物層における粒状物は、表面部位のみが溶融して互いに結合することにより、例えば、融点を有する結晶性の樹脂、軟質樹脂等の予備成形体を成形する場合等に粒状物が溶融するときにおいても、粒状物の硬度が適切に保たれる。そのため、成形できる樹脂の種類の制約を少なくすることができる。一方、粉末焼結積層造形法においては、粒状物の表面部位のみを溶融させるといった発想はない。 An apparatus for forming such a composite of granular materials was first discovered by a preforming apparatus. Only the surface portions of the particles in the particle layer are melted and bonded to each other. For example, when the particles melt when forming a preform such as a crystalline resin or soft resin having a melting point. Also in, the hardness of the granules is properly maintained. Therefore, restrictions on the type of resin that can be molded can be reduced. On the other hand, in the powder sintering additive manufacturing method, there is no concept of melting only the surface portion of the granular material.

また、表面部位のみが溶融して固着した粒状物結合体を成形するためには、最大外形が0.5~5mmの範囲内の粒状物を用いることが前提となる。そして、このような最大外形が大きな粒状物を用いて予備成形体を成形するため、例えば、最大外形が0.1mm未満の微粒子を用いずに予備成形体を成形することができ、予備成形体の成形が容易である。 In addition, in order to form a granule assembly in which only the surface portions are melted and fixed, it is a prerequisite to use granules having a maximum outer diameter within the range of 0.5 to 5 mm. Further, since the preform is formed using such particles having a large maximum outer shape, for example, the preform can be formed without using fine particles having a maximum outer shape of less than 0.1 mm. is easy to mold.

一方、粉末焼結積層造形法においては、粒径が50μm程度の球状の微粒子が用いられる。そのため、CO2レーザー等によって微粒子に十分なエネルギーが与えられ、微粒子の全体が溶融して微粒子同士が互いに焼結されることになる。つまり、予備成形装置に用いられる材料と、粉末焼結積層造形法に用いられる材料とは全く異なる。 On the other hand, in the powder sintering additive manufacturing method, spherical fine particles having a particle size of about 50 μm are used. Therefore, sufficient energy is given to the fine particles by a CO 2 laser or the like, and the whole fine particles are melted and the fine particles are sintered to each other. In other words, the material used for the preforming apparatus is completely different from the material used for the powder sintering additive manufacturing method.

また、予備成形体の表面には、粒状物による大きな凹凸が存在することになる。ただし、予備成形体は、本成形を行う際に溶融されて樹脂成形品を構成するものであり、予備成形体の表面形状の精度は要求されない。 In addition, the surface of the preform has large irregularities due to the particulate matter. However, the preformed body is melted during the main molding to form a resin molded product, and the precision of the surface shape of the preformed body is not required.

前記第1、第2態様の予備成形装置によれば、予備成形体の成形が容易であり、成形できる樹脂の種類の制約を少なくすることができる。 According to the preforming apparatus of the first and second aspects, the preform can be easily formed, and restrictions on the type of resin that can be formed can be reduced.

(第態様の樹脂成形システム)
前記第態様の樹脂成形システムにおいては、前記第1、第2態様の予備成形装置の他に、成形型及び電磁波発生装置を備える。前記第態様の樹脂成形システムによれば、前記第1、第2態様の予備成形装置による作用効果が得られる他に、予備成形装置によって成形された予備成形体を用いて、意匠外観性に優れるとともに強度等の機械的特性に優れる樹脂成形品を得ることができる。
(Resin molding system of the third aspect)
The resin molding system of the third aspect includes a molding die and an electromagnetic wave generator in addition to the preforming device of the first and second aspects. According to the resin molding system of the third aspect, in addition to obtaining the effects of the preforming apparatus of the first and second aspects, the preformed body formed by the preforming apparatus is used to improve the design appearance. It is possible to obtain a resin molded product which is excellent in mechanical properties such as strength.

(第4、第5態様の予備成形方法)
前記第4、第5態様の予備成形方法においては、前記第1、第2態様の予備成形装置と同様に、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有するペレットとしての粒状物が用いられ、粒状物層における粒状物の表面部位のみが溶融して互いに結合する。前記第4、第5態様の予備成形方法によれば、前記第1、第2態様の予備成形装置と同様に、予備成形体の成形が容易であり、成形できる樹脂の種類の制約を少なくすることができる。
(Preforming method of fourth and fifth aspects)
In the preforming methods of the fourth and fifth aspects, similarly to the preforming apparatus of the first and second aspects, granular pellets containing a resin having a maximum outer diameter within the range of 0.5 to 5 mm A material is used and only the surface portions of the particles in the layer of particles melt and bond together. According to the preforming methods of the fourth and fifth aspects, similarly to the preforming apparatus of the first and second aspects, the preformed body can be easily molded, and restrictions on the type of resin that can be molded are reduced. be able to.

(第態様の樹脂成形方法)
前記第態様の樹脂成形方法においては、前記第4、第5態様の予備成形方法の粒状物層形成工程及び光照射工程の他に、配置工程、充填工程及び冷却工程が含まれる。前記第態様の樹脂成形方法によれば、前記第4、第5態様の予備成形方法による作用効果が得られる他に、予備成形方法によって成形された予備成形体を用いて、意匠外観性に優れるとともに強度等の機械的特性に優れる樹脂成形品を得ることができる。
(Resin molding method of sixth aspect)
The resin molding method of the sixth aspect includes an arrangement step, a filling step, and a cooling step in addition to the granular material layer forming step and the light irradiation step of the preforming methods of the fourth and fifth aspects. According to the resin molding method of the sixth aspect, in addition to obtaining the effects of the preforming methods of the fourth and fifth aspects, the preformed body formed by the preforming method is used to improve the design appearance. It is possible to obtain a resin molded product which is excellent in mechanical properties such as strength.

図1は、実施形態1にかかる、1回目の粒状物層形成工程が行われる予備成形装置を示す断面説明図である。FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view showing a preforming apparatus in which a first granular material layer forming step is performed according to Embodiment 1. FIG. 図2は、実施形態1にかかる、1回目の光照射工程が行われる予備成形装置を示す断面説明図である。FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view showing a preforming apparatus in which a first light irradiation process is performed according to the first embodiment. 図3は、実施形態1にかかる、予備成形装置の光照射源を示す平面図である。3 is a plan view showing a light irradiation source of the preforming apparatus according to the first embodiment; FIG. 図4は、実施形態1にかかる、予備成形装置の粒状物供給体を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the granular material feeder of the preforming apparatus according to the first embodiment; 図5は、実施形態1にかかる、2回目以降の粒状物層形成工程が行われる予備成形装置を示す断面説明図である。FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view showing a preforming apparatus in which second and subsequent granular material layer forming steps are performed according to the first embodiment. 図6は、実施形態1にかかる、2回目以降の光照射工程が行われる予備成形装置を示す断面説明図である。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view showing a preforming apparatus in which second and subsequent light irradiation processes are performed according to the first embodiment. 図7は、実施形態1にかかる、予備成形体を成形した後の予備成形装置を示す断面説明図である。FIG. 7 is a cross-sectional explanatory view showing the preforming apparatus after forming the preform according to the first embodiment. 図8は、実施形態1にかかる、予備成形装置及び電磁波成形装置を備える樹脂成形システムを示す断面説明図である。FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view showing a resin molding system provided with a preforming device and an electromagnetic wave molding device according to Embodiment 1. FIG. 図9は、実施形態1にかかる、粒状物層における粒状物を拡大して模式的に示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing an enlarged grain in a grain layer according to the first embodiment; 図10は、実施形態1にかかる、粒状物層における粒状物同士が表面部位の界面において互いに固着した状態を拡大して模式的に示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory view schematically showing an enlarged state in which particles in the particle layer are fixed to each other at the interfaces of the surface portions according to the first embodiment. 図11は、実施形態1にかかる、予備成形体を示す断面斜視図である。11 is a cross-sectional perspective view showing a preform according to Embodiment 1. FIG. 図12は、実施形態1にかかる、電磁波成形装置を示す断面説明図である。FIG. 12 is a cross-sectional explanatory view showing the electromagnetic wave molding device according to the first embodiment. 図13は、実施形態1にかかる、第1型部と第2型部とに分かれた状態の成形型を示す断面説明図である。FIG. 13 is a cross-sectional explanatory view showing the mold divided into the first mold portion and the second mold portion according to the first embodiment. 図14は、実施形態1にかかる、他の電磁波成形装置を示す断面説明図である。14 is a cross-sectional explanatory view showing another electromagnetic wave forming apparatus according to the first embodiment; FIG. 図15は、実施形態1にかかる、他の電磁波成形装置を示す断面説明図である。FIG. 15 is a cross-sectional explanatory view showing another electromagnetic wave shaping apparatus according to the first embodiment. 図16は、実施形態1にかかる、予備成形方法及び樹脂成形方法を示すフローチャートである。16 is a flowchart showing a preforming method and a resin molding method according to the first embodiment; FIG. 図17は、実施形態1にかかる、成形型内に予備成形体が配置された状態を拡大して模式的に示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory view schematically showing an enlarged state in which a preform is arranged in a mold according to the first embodiment; 図18は、実施形態1にかかる、成形型内に樹脂成形品が成形された状態を拡大して模式的に示す説明図である。FIG. 18 is an explanatory view schematically showing an enlarged state in which a resin molded product is molded in a molding die according to the first embodiment; 図19は、実施形態1にかかる、樹脂成形品を示す断面斜視図である。19 is a cross-sectional perspective view showing a resin molded product according to Embodiment 1. FIG. 図20は、実施形態2にかかる、2回目以降の光照射工程が行われる予備成形装置を示す断面説明図である。FIG. 20 is a cross-sectional explanatory view showing a preforming apparatus in which second and subsequent light irradiation processes are performed according to the second embodiment. 図21は、実施形態2にかかる、予備成形体を成形した後の予備成形装置を示す断面説明図である。FIG. 21 is a cross-sectional explanatory view showing the preforming apparatus after forming the preform according to the second embodiment. 図22は、実施形態2にかかる、予備成形体を示す断面斜視図である。22 is a cross-sectional perspective view showing a preform according to Embodiment 2. FIG. 図23は、実施形態3にかかる、2回目以降の粒状物層形成工程が行われる予備成形装置を示す断面説明図である。FIG. 23 is a cross-sectional explanatory view showing a preforming apparatus in which second and subsequent granular material layer forming steps are performed according to the third embodiment. 図24は、実施形態3にかかる、2回目以降の光照射工程が行われる予備成形装置を示す断面説明図である。FIG. 24 is a cross-sectional explanatory view showing a preforming apparatus in which second and subsequent light irradiation processes are performed according to the third embodiment. 図25は、実施形態3にかかる、予備成形方法及び樹脂成形方法を示すフローチャートである。25 is a flowchart showing a preforming method and a resin molding method according to the third embodiment; FIG.

前述した予備成形装置及び予備成形方法、にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
<実施形態1>
本形態の予備成形装置5は、図1~図7に示すように、樹脂成形品1の成形に用いられる予備成形体2を成形するものである。予備成形装置5は、ステージ枠51、ステージ52、光照射源53及び予備成形用の制御機器6を備える。ステージ枠51は、鉛直上側に上端開口部512を有する枠形状に形成されている。ステージ52は、ステージ枠51の内側に配置されるとともに、ステージ枠51に対して鉛直方向に沿って相対的に昇降するよう構成されている。ステージ52には、粒状物211としてのペレットが、粒状物層21として規定厚みの範囲内に繰り返し層状に敷き詰められる。粒状物211は、樹脂を含有するものであり、0.5~5mmの範囲内の最大外形を有する。
Preferred embodiments of the preforming apparatus and preforming method described above will be described with reference to the drawings.
<Embodiment 1>
The preforming apparatus 5 of this embodiment forms a preform 2 used for forming a resin molded product 1, as shown in FIGS. 1 to 7. FIG. The preforming device 5 includes a stage frame 51, a stage 52, a light irradiation source 53, and a control device 6 for preforming. The stage frame 51 is formed in a frame shape having an upper end opening 512 on the vertically upper side. The stage 52 is arranged inside the stage frame 51 and configured to move up and down relative to the stage frame 51 along the vertical direction. On the stage 52 , pellets as the granular material 211 are repeatedly spread in layers as the granular material layer 21 within a specified thickness range. The granules 211 contain resin and have a maximum outer shape within the range of 0.5 to 5 mm.

図3、図6及び図8に示すように、光照射源53は、鉛直方向に対して直交する水平方向に平面形状を描くよう、ステージ52に対して相対的に収束光Gを移動させながら、ステージ52における粒状物層21に収束光Gを照射するよう構成されている。制御機器6は、ステージ52への粒状物層21の積層と、光照射源53による収束光Gの照射とを繰り返し交互に行うよう制御するよう構成されている。 As shown in FIGS. 3, 6 and 8, the light irradiation source 53 moves the converging light G relatively to the stage 52 so as to draw a planar shape in the horizontal direction orthogonal to the vertical direction. , to irradiate convergent light G onto the granular material layer 21 on the stage 52 . The control device 6 is configured to control the lamination of the granular material layer 21 on the stage 52 and the irradiation of the convergent light G by the light irradiation source 53 so as to be repeatedly and alternately performed.

図9及び図10に示すように、制御機器6は、粒状物層21における粒状物211の表面部位212が溶融し、表面部位212同士が接触する界面214が互いに固着して、予備成形体2としての粒状物結合体が成形されるよう、光照射源53による収束光Gの照射状態を制御するよう構成されている。図9は、粒状物層21における粒状物211を拡大して模式的に示す。図10は、粒状物層21における粒状物211同士が表面部位212の界面214において互いに固着した状態を拡大して模式的に示す。 As shown in FIGS. 9 and 10 , the control device 6 melts the surface portions 212 of the particulate matter 211 in the particulate matter layer 21 , causes the interfaces 214 where the surface portions 212 are in contact with each other, and adheres to each other to form the preform 2 . It is configured to control the irradiation state of the convergent light G from the light irradiation source 53 so that the combined body of the particulate matter is formed as. FIG. 9 schematically shows an enlarged grain 211 in the grain layer 21 . FIG. 10 schematically shows an enlarged state in which the particles 211 in the particle layer 21 adhere to each other at the interfaces 214 of the surface portions 212 .

まず、本形態の予備成形装置5について詳説する。
(予備成形装置5)
図7及び図11に示すように、予備成形装置5は、樹脂成形品1の本成形に用いられる予備成形体2を成形するものである。図12に示すように、樹脂成形品1の本成形は、成形型3のキャビティ33内に配置された予備成形体2に、電磁波Eが照射又は印加され、予備成形体2が溶融するとともに冷却されて行われる。予備成形体2は、仮の樹脂成形品であり、表面に粒状物211の形状に応じた大きな凹凸を有する。電磁波E及び成形型3を用いた本成形が行われることにより、予備成形体2における凹凸はなくなり、表面が平滑な樹脂成形品1が得られる。
First, the preforming device 5 of this embodiment will be described in detail.
(Preforming device 5)
As shown in FIGS. 7 and 11, the preforming apparatus 5 forms a preformed body 2 that is used for final forming of the resin molded product 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 12, the main molding of the resin molded product 1 is performed by irradiating or applying an electromagnetic wave E to the preform 2 placed in the cavity 33 of the mold 3, thereby melting and cooling the preform 2. done. The preform 2 is a temporary resin molded product, and has large unevenness corresponding to the shape of the granular material 211 on its surface. By performing the main molding using the electromagnetic waves E and the molding die 3, the irregularities in the preform 2 are eliminated, and the resin molding 1 with a smooth surface is obtained.

図2、図6及び図7に示すように、予備成形装置5は、光照射源53による収束光Gの照射によって粒状物層21に二次元形状を描き、粒状物211の表面部位212同士が固着して形成された、規定厚みの範囲内の二次元形状のスライス部22を形成する。また、今回の収束光Gの照射の際に形成されたスライス部22が、前回の収束光Gの照射の際に形成されたスライス部22の上に積層され、今回の収束光Gの照射の際にスライス部22同士が固着されることが繰り返されて、三次元形状の予備成形体2が成形される。スライス部22は、先に形成されたスライス部22に固着されるため、単独では存在しない。 As shown in FIGS. 2, 6 and 7, the preforming device 5 draws a two-dimensional shape on the granular material layer 21 by irradiating the convergent light G from the light irradiation source 53 so that the surface portions 212 of the granular material 211 are aligned. A two-dimensional sliced portion 22 within a specified thickness range is formed, which is fixedly formed. In addition, the sliced portion 22 formed during the current irradiation of the convergent light G is layered on the sliced portion 22 formed during the previous irradiation of the converged light G, and the sliced portion 22 formed during the previous irradiation of the converged light G is stacked. In this case, the sliced portions 22 are repeatedly fixed to each other to form the preform 2 having a three-dimensional shape. Since the slice portion 22 is fixed to the previously formed slice portion 22, the slice portion 22 does not exist alone.

(ステージ枠51)
図1及び図5に示すように、ステージ枠51は、ステージ52の外縁に配置される枠形状を有し、ステージ52上に載置される粒状物211を囲んで、粒状物211がステージ52上に維持されるようにするものである。本形態のステージ枠51は固定されており、ステージ枠51に対してステージ52が昇降可能である。具体的には、ステージ52上に粒状物層21が積層されるごとに、粒状物層21の厚みに応じた高さだけステージ枠51に対してステージ52が下降する。ステージ枠51の上端面511は、ステージ52の上面525から、ステージ52上に形成される粒状物層21の厚み分だけ突出する。そして、ステージ52の上面525から突出する、ステージ枠51の上端部の内側に粒状物層21が繰り返し形成される。
(Stage frame 51)
As shown in FIGS. 1 and 5 , the stage frame 51 has a frame shape arranged on the outer edge of the stage 52 and surrounds the granular material 211 placed on the stage 52 so that the granular material 211 is placed on the stage 52 . It is intended to be maintained on top. The stage frame 51 of this embodiment is fixed, and the stage 52 can move up and down with respect to the stage frame 51 . Specifically, each time the granular material layer 21 is stacked on the stage 52 , the stage 52 descends relative to the stage frame 51 by a height corresponding to the thickness of the granular material layer 21 . The upper end surface 511 of the stage frame 51 protrudes from the upper surface 525 of the stage 52 by the thickness of the granular material layer 21 formed on the stage 52 . Then, the granular material layer 21 is repeatedly formed inside the upper end portion of the stage frame 51 protruding from the upper surface 525 of the stage 52 .

(ステージ52)
図1、図7及び図8に示すように、ステージ52の上面525は、ステージ52上に均一な厚みの粒状物層21を形成するために、平坦面として形成されている。ステージ52は、ステージ52を鉛直方向としてのZ方向に昇降させるための昇降機構521を有する。昇降機構521は、ステージ52の昇降を案内する昇降案内部材522、及び制御機器6による制御を受けて駆動される昇降用モータ523を有する。ステージ52は、制御機器6によって昇降用モータ523が駆動されることにより、昇降案内部材522によって案内されて、目標とする、粒状物層21の厚み分だけ、逐次下降するよう構成されている。ステージ52は、制御機器6による制御を受けて、目標とする量だけ昇降することが可能である。本形態のステージ52は、四角形の平面形状に形成されている。
(Stage 52)
As shown in FIGS. 1, 7 and 8, the top surface 525 of the stage 52 is formed as a flat surface to form a uniform thickness grain layer 21 on the stage 52 . The stage 52 has an elevating mechanism 521 for elevating the stage 52 in the Z direction, which is the vertical direction. The lifting mechanism 521 has a lifting guide member 522 that guides the lifting of the stage 52 and a lifting motor 523 that is driven under the control of the control device 6 . The stage 52 is guided by an elevation guide member 522 when an elevation motor 523 is driven by the control device 6 and is sequentially lowered by the target thickness of the granular material layer 21 . The stage 52 can be moved up and down by a target amount under the control of the control device 6 . The stage 52 of this embodiment is formed in a rectangular planar shape.

(粒状物供給体55)
図1、図4及び図5に示すように、予備成形装置5は、ステージ枠51によって囲まれたステージ52上に粒状物211を供給する粒状物供給体55を備える。粒状物供給体55は、粒状物211を貯留するためのタンク部551と、タンク部551に連通して形成され、ステージ52の幅に合った幅を有する供給口552と、供給口552を開閉する開閉弁553とを有する。粒状物供給体55がステージ枠51によって囲まれたステージ52上を移動する際には、開閉弁553によって供給口552が開かれ、供給口552から流下する粒状物211がステージ52の上面525又はステージ52上の粒状物層21の表面に供給される。ステージ52上の粒状物層21の一部は、光照射源53から収束光Gが照射された後にスライス部22を形成する。
(Particulate matter supplier 55)
As shown in FIGS. 1 , 4 and 5 , the preforming apparatus 5 includes a granule feeder 55 that feeds granules 211 onto the stage 52 surrounded by the stage frame 51 . The granular material supply body 55 has a tank portion 551 for storing the granular material 211, a supply port 552 formed in communication with the tank portion 551, and having a width matching the width of the stage 52, and the supply port 552 can be opened and closed. It has an on-off valve 553 that opens and closes. When the granular material supply body 55 moves on the stage 52 surrounded by the stage frame 51, the supply port 552 is opened by the on-off valve 553, and the granular materials 211 flowing down from the supply port 552 are directed to the upper surface 525 of the stage 52 or It is supplied to the surface of the granular material layer 21 on the stage 52 . A portion of the particulate matter layer 21 on the stage 52 forms the slice portion 22 after being irradiated with the convergent light G from the light irradiation source 53 .

粒状物供給体55が移動しながら供給口552からステージ52の上面525又は粒状物層21の表面に粒状物211が流下することにより、この粒状物211によって、できるだけ均一の厚みで粒状物層21を形成することができる。また、図1に示すように、粒状物供給体55からステージ52の上面525又は粒状物層21の表面に流下した粒状物211は、均し部材56を用いて平坦状になるよう均してもよい。 As the granular material supply body 55 moves, the granular material 211 flows down from the supply port 552 to the upper surface 525 of the stage 52 or the surface of the granular material layer 21 . can be formed. Further, as shown in FIG. 1, the granular material 211 that has flowed down from the granular material supply body 55 onto the upper surface 525 of the stage 52 or the surface of the granular material layer 21 is flattened using a leveling member 56 . good too.

(光照射源53)
図2及び図6に示すように、本形態の光照射源53は、収束光Gとして、0.78~2μmの波長領域を含む近赤外線を、直径が1~10mmの範囲内のスポット光として、粒状物層21の粒状物211に照射するよう構成されている。光照射源53には、集光タイプのハロゲンランプが用いられる。光照射源53においては、ハロゲンランプの光源531から発せられる近赤外線が集光部材532によって集光されて、粒状物層21にスポット光として照射される。
(Light irradiation source 53)
As shown in FIGS. 2 and 6, the light irradiation source 53 of the present embodiment uses near-infrared rays including a wavelength range of 0.78 to 2 μm as convergent light G as a spot light having a diameter of 1 to 10 mm. , is configured to irradiate the particles 211 of the particle layer 21 . A condensing type halogen lamp is used for the light irradiation source 53 . In the light irradiation source 53, the near-infrared rays emitted from the light source 531 of the halogen lamp are condensed by the condensing member 532 and irradiated to the granular material layer 21 as spot light.

近赤外線は、熱可塑性樹脂によって構成された粒状物211に吸収されて、粒状物211の表面部位212を溶融させるために適切である。収束光Gの直径が1mm未満である場合には、粒状物211の大きさに対して収束光Gの直径が小さく、粒状物211の表面部位212を迅速に溶融させることが難しくなるおそれがある。一方、収束光Gの直径が10mm超過である場合には、粒状物211の大きさに対して収束光Gの直径が大きく、予備成形体2の輪郭形状Kに沿って適切に収束光Gを照射できないおそれがある。 The near-infrared rays are suitable for being absorbed by the granules 211 made of thermoplastic resin and melting the surface portions 212 of the granules 211 . If the diameter of the converging light G is less than 1 mm, the diameter of the converging light G is smaller than the size of the granular material 211, and it may be difficult to quickly melt the surface portion 212 of the granular material 211. . On the other hand, when the diameter of the converging light G exceeds 10 mm, the diameter of the converging light G is large with respect to the size of the granular material 211, and the converging light G is appropriately distributed along the contour shape K of the preform 2. Irradiation may not be possible.

図2、図3及び図6に示すように、光照射源53は、平面移動機構54に取り付けられており、平面移動機構54によってステージ52の二次元平面内における任意の部位に収束光Gを照射可能である。平面移動機構54は、ステージ52の二次元平面内の2つの直交する方向に光照射源53を移動させるよう構成されている。ステージ52の二次元平面は、ステージ52が昇降する方向に対して垂直な面内のことをいう。 As shown in FIGS. 2, 3 and 6, the light irradiation source 53 is attached to a plane movement mechanism 54, and the plane movement mechanism 54 directs the converging light G to an arbitrary portion within the two-dimensional plane of the stage 52. Irradiation is possible. The planar movement mechanism 54 is configured to move the light irradiation source 53 in two orthogonal directions within the two-dimensional plane of the stage 52 . The two-dimensional plane of the stage 52 refers to the plane perpendicular to the direction in which the stage 52 moves up and down.

二次元平面は、X方向xとY方向yとによって構成される。平面移動機構54は、光照射源53のX方向xへの移動を案内するX方向案内部材541、光照射源53をX方向xへ駆動するX軸モータ542、光照射源53のY方向yへの移動を案内するY方向案内部材543、光照射源53をY方向yへ駆動するY軸モータ544等を有する。制御機器6によって平面移動機構54の動作が制御されることにより、光照射源53から照射される近赤外線によって、粒状物層21に二次元形状を描くことができる。 A two-dimensional plane is defined by the X direction x and the Y direction y. The planar movement mechanism 54 includes an X-direction guide member 541 that guides movement of the light irradiation source 53 in the X direction x, an X-axis motor 542 that drives the light irradiation source 53 in the X direction x, and a Y direction y of the light irradiation source 53. It has a Y-direction guide member 543 that guides movement to and a Y-axis motor 544 that drives the light irradiation source 53 in the Y direction. By controlling the operation of the planar movement mechanism 54 by the controller 6 , a two-dimensional shape can be drawn on the granular material layer 21 by the near-infrared rays emitted from the light irradiation source 53 .

X方向案内部材541は、ベース部材540に取り付けられており、Y方向案内部材543は、X方向案内部材541に取り付けられている。ベース部材540は、ステージ52の上方において位置が固定されていてもよく、ロボット等によって、ステージ52の上方の位置とステージ52の上方から外れた位置とに移動してもよい。また、光照射源53は、平面移動機構54以外の装置によって、粒状物層21の任意の平面部位に収束光Gを照射する構成としてもよい。 The X-direction guide member 541 is attached to the base member 540 , and the Y-direction guide member 543 is attached to the X-direction guide member 541 . The position of the base member 540 may be fixed above the stage 52 , or may be moved between a position above the stage 52 and a position off the stage 52 by a robot or the like. Further, the light irradiation source 53 may be configured to irradiate the convergent light G onto an arbitrary planar portion of the granular material layer 21 by a device other than the planar movement mechanism 54 .

光照射源53は、直径が1~10mmの範囲内のスポット光を形成できる構成を有すれば、近赤外線以外の光を発生させるものとしてもよい。光の種類は、粒状物211に吸収されて、粒状物211を発熱させるものであればよい。 The light irradiation source 53 may generate light other than near-infrared rays as long as it has a configuration capable of forming a spot light with a diameter within the range of 1 to 10 mm. Any type of light may be used as long as it is absorbed by the particulate matter 211 and causes the particulate matter 211 to generate heat.

(予備成形用の制御機器6)
図8に示すように、予備成形用の制御機器6は、ステージ52の昇降機構521の昇降用モータ523、光照射源53による照射のオン・オフ、光照射源53の平面移動機構54におけるX軸モータ542及びY軸モータ544、粒状物供給体55の移動、及び開閉弁553による供給口552の開閉の各動作を制御するよう構成されている。制御機器6は、コンピュータを用いて構成されている。制御機器6による制御を受けて、粒状物供給体55が移動してステージ52に粒状物層21を積層する動作と、光照射源53による収束光Gが粒状物層21に照射されて粒状物層21における粒状物211を半溶融させて固着させる動作とが、繰り返し交互に行われる。
(Control device 6 for preforming)
As shown in FIG. 8 , the control device 6 for preforming includes a lifting motor 523 of a lifting mechanism 521 of the stage 52 , turning on/off of irradiation by the light irradiation source 53 , and X movement in the planar movement mechanism 54 of the light irradiation source 53 . It is configured to control each operation of the shaft motor 542 and the Y-axis motor 544 , the movement of the granular material supply body 55 , and the opening and closing of the supply port 552 by the opening/closing valve 553 . The control device 6 is configured using a computer. Under the control of the control device 6, the granular material supply body 55 moves to stack the granular material layer 21 on the stage 52, and the convergent light G from the light irradiation source 53 is applied to the granular material layer 21 to produce the granular material. The operation of semi-melting and fixing the particles 211 in the layer 21 is repeated alternately.

制御機器6によって制御される、粒状物層21への収束光Gの照射状態は、光照射源53の収束光Gによって粒状物層21に与えられるエネルギーとして示される。制御機器6は、光照射源53の収束光Gによって粒状物層21に与えられるエネルギーを、粒状物211の表面部位212のみが溶融する大きさになるよう制御するよう構成されている。粒状物層21に与えられるエネルギーは、光照射源53から照射される収束光Gの強度、粒状物層21の同じ個所に収束光Gが照射される時間(光照射源53の収束光Gの移動速度)等によって決まる。本形態においては、光のエネルギーとしての近赤外線が粒状物211に吸収され、熱エネルギーとなって粒状物211の表面部位212が溶融する。 The irradiation state of the convergent light G to the particulate matter layer 21 controlled by the control device 6 is shown as the energy given to the particulate matter layer 21 by the convergent light G of the light irradiation source 53 . The control device 6 is configured to control the energy applied to the particle layer 21 by the converging light G of the light irradiation source 53 so that only the surface portion 212 of the particle 211 melts. The energy given to the particle layer 21 depends on the intensity of the convergent light G emitted from the light irradiation source 53 and the time during which the same portion of the particle layer 21 is irradiated with the converged light G (the amount of the converged light G from the light irradiation source 53 movement speed), etc. In this embodiment, near-infrared rays as light energy are absorbed by the granular material 211 and converted into thermal energy to melt the surface portion 212 of the granular material 211 .

光照射源53によって溶融する、粒状物211の表面部位212とは、粒状物211の中心部位213に残る未溶融の樹脂の芯を除く部位のことをいう。表面部位212は、例えば、粒状物211の表面が溶融して、粒状物211の中心部位213に、粒状物211の体積の1/2以上が未溶融の樹脂の芯として残る範囲内で決定される。 The surface portion 212 of the granular material 211 that is melted by the light irradiation source 53 refers to a portion of the granular material 211 excluding the unmelted resin core remaining in the central portion 213 of the granular material 211 . The surface portion 212 is determined, for example, within a range in which the surface of the granular material 211 is melted and more than 1/2 of the volume of the granular material 211 remains as an unmelted resin core in the central portion 213 of the granular material 211. be.

(収束光Gの照射の仕方)
図2、図3及び図6に示すように、本形態においては、光照射源53による収束光Gが、ステージ52に形成された粒状物層21における、樹脂成形品1の輪郭形状Kの内側領域Rの全体に照射される。換言すれば、光照射源53による収束光Gが、ステージ52に形成された粒状物層21における、目標形状に対して中実状に照射される。図10に示すように、粒状物層21においては、輪郭形状Kの内側領域Rの全体の粒状物211の表面部位212が溶融したスライス部22が形成され、粒状物211の表面部位212同士が固着される。また、粒状物層21のスライス部22同士も、粒状物211の表面部位212同士によって固着される。そして、成形される予備成形体2は、粒状物211の表面部位212同士が固着したものである。
(How to irradiate convergent light G)
As shown in FIGS. 2, 3, and 6, in this embodiment, the convergent light G from the light irradiation source 53 is directed inside the outline shape K of the resin molded product 1 in the granular material layer 21 formed on the stage 52. The entire region R is irradiated. In other words, the convergent light G from the light irradiation source 53 is applied solidly to the target shape in the granular material layer 21 formed on the stage 52 . As shown in FIG. 10, in the granular material layer 21, the sliced portion 22 is formed by melting the surface portions 212 of the granular materials 211 in the entire inner region R of the contour shape K, and the surface portions 212 of the granular materials 211 are separated from each other. be adhered. In addition, the sliced portions 22 of the granular material layer 21 are also adhered together by the surface portions 212 of the granular material 211 . Then, the preform 2 to be formed is obtained by fixing the surface portions 212 of the particles 211 to each other.

また、換言すれば、ステージ52上における、前回形成されたスライス部22の上に今回のスライス部22が形成される際に、それぞれのスライス部22を形成する粒状物211の表面部位212同士が固着される。そして、成形される予備成形体2としての粒状物結合体は、粒状物結合体の三次元形状に沿って、複数の粒状物211の表面部位212同士が互いに固着されたものである。 In other words, when the current sliced portion 22 is formed on the previously formed sliced portion 22 on the stage 52, the surface portions 212 of the grains 211 forming the respective sliced portions 22 are separated from each other. be adhered. The combined granular material as the preformed body 2 to be formed is obtained by bonding the surface portions 212 of the plurality of granular materials 211 to each other along the three-dimensional shape of the combined granular material.

(粒状物211,粒状物層21)
図9に示すように、粒状物211を構成するペレットは、熱可塑性樹脂の原料が押出成形機から押し出されるときに、ストランド状に所定の長さに切断されて形成される。粒状物211を構成するペレットのサイズは、最大外形としての最大長さが0.5~5mmの範囲内のものである。最大長さが0.5~5mmの範囲内のペレットを用いることにより、ペレットの大きさが適切であり、予備成形体2の成形が容易になる。最大外形とは、例えば対角状に測る場合等、ペレットにおける最も長い部分の寸法のことをいう。最大外形が0.5mmのペレットにおいては、0.5mm未満の長さの部分が存在する。
(Particulate matter 211, particulate matter layer 21)
As shown in FIG. 9, the pellets that make up the granular material 211 are formed by being cut into strands of a predetermined length when the raw material of the thermoplastic resin is extruded from the extruder. The size of the pellets constituting the granules 211 is such that the maximum length of the maximum outer shape is within the range of 0.5 to 5 mm. By using pellets having a maximum length within the range of 0.5 to 5 mm, the size of the pellets is appropriate and molding of the preform 2 is facilitated. Maximum outline refers to the dimension of the longest part of the pellet, eg, when measured diagonally. In pellets with a maximum outer diameter of 0.5 mm, there are portions with a length of less than 0.5 mm.

ペレットの最大外形が0.5mm未満である場合には、ペレットが小さく、ペレットの製造に手間が掛かるおそれがある。ペレットの最大外形が5mm超過である場合には、ペレットが大きく、必要な形状の粒状物結合体を成形できないおそれがある。 If the maximum outer diameter of the pellets is less than 0.5 mm, the pellets are small, and the production of the pellets may be troublesome. If the maximum outer diameter of the pellet exceeds 5 mm, the pellet is too large, and there is a possibility that it will not be possible to form a granule-combined body of the required shape.

ペレットには、最大外形が0.5~2mm程度のマイクロペレット、最大外形が2~5mm程度の通常のペレットのいずれを使用してもよい。また、粒状物211には、ペレット以外の、最大外形が0.5~5mmの範囲内の粒体を用いてもよい。 The pellets may be micropellets with a maximum outer diameter of about 0.5 to 2 mm or normal pellets with a maximum outer diameter of about 2 to 5 mm. Granules other than pellets having a maximum outer diameter within the range of 0.5 to 5 mm may be used as the granules 211 .

粒状物211には、融点が存在する結晶性樹脂としてのPP(ポリプロピレン樹脂)等を用いてもよい。また、粒状物211は、熱可塑性樹脂以外の種々の添加物を含有していてもよい。 For the granular material 211, PP (polypropylene resin) or the like may be used as a crystalline resin having a melting point. Also, the particulate matter 211 may contain various additives other than the thermoplastic resin.

粒状物層21の規定厚みの範囲は、例えば、1~5mmの範囲内に設定することができる。この場合には、粒状物層21の厚みが適切であり、光照射源53から粒状物層21に照射される収束光Gを、粒状物層21の厚みの範囲の全体、及び先に形成された粒状物層21に適切に到達させることが容易である。 The specified thickness range of the granular material layer 21 can be set, for example, within the range of 1 to 5 mm. In this case, the thickness of the granular material layer 21 is appropriate, and the convergent light G emitted from the light irradiation source 53 to the granular material layer 21 is applied to the entire range of the thickness of the granular material layer 21 and the thickness of the previously formed granular material layer 21 . It is easy to reach the particulate matter layer 21 appropriately.

図1、図2、図5~図7においては、分かりやすくするために、複数の粒状物211による粒状物層21の厚みを実際よりも大きくして示す。粒状物層21の厚みは、粒状物211の最大外形、成形する予備成形体2の形状等に応じて適宜設定される。後述する実施形態2の図20~図22においては、粒状物層21の厚みを小さくして示す。 In FIGS. 1, 2, and 5 to 7, the thickness of the particle layer 21 made up of the plurality of particles 211 is shown to be larger than it actually is for the sake of clarity. The thickness of the granular material layer 21 is appropriately set according to the maximum outer shape of the granular material 211, the shape of the preform 2 to be molded, and the like. 20 to 22 of Embodiment 2, which will be described later, the granular material layer 21 is shown with a reduced thickness.

(予備成形体2)
ところで、粒状物211は、熱可塑性樹脂から構成されている。熱溶解積層法(FDM)等によって予備成形体2を成形する場合には、熱可塑性樹脂の長尺状のフィラメントの全体を溶融させてから積層することになる。そのため、溶融時の粘度が低い樹脂、硬度が低い樹脂、融点が存在する結晶性樹脂等の熱可塑性樹脂については、フィラメントの形状を保つことが難しく、熱溶解積層法によって予備成形体2を成形することが難しいといった課題がある。
(Preform 2)
By the way, the particles 211 are made of thermoplastic resin. When the preform 2 is formed by the hot melt deposition method (FDM) or the like, the long filaments of the thermoplastic resin are entirely melted and then laminated. Therefore, it is difficult to maintain the filament shape of thermoplastic resins such as resins with low viscosity when melted, resins with low hardness, and crystalline resins that have a melting point. There is a problem that it is difficult to

図10及び図11に示すように、本形態の予備成形装置5においては、粒状物211の全体を溶融させるのではなく、粒状物211の表面部位212のみを溶融させる。そのため、粒状物層21に収束光Gが照射されて、粒状物211の表面部位212が溶融するときにおいても、この粒状物211の中心部位213には、未溶融の樹脂の芯が残っていることになる。これにより、溶融時の粘度が低い樹脂、硬度が低い樹脂、融点が存在する結晶性樹脂等の熱可塑性樹脂を粒状物211に用いた場合であっても、粒状物層21における粒状物211の硬度を適切に維持し、粒状物211が溶融して形状を維持できなくなることが防止される。そのため、本形態の予備成形装置5によれば、熱溶解積層法等によっては成形が難しい熱可塑性樹脂の場合であっても、予備成形体2を容易に成形することができる。 As shown in FIGS. 10 and 11, in the preforming device 5 of the present embodiment, only the surface portion 212 of the granular material 211 is melted instead of melting the entire granular material 211 . Therefore, even when the particle layer 21 is irradiated with the convergent light G and the surface portion 212 of the particle 211 melts, the unmelted resin core remains in the central portion 213 of the particle 211. It will be. As a result, even when a thermoplastic resin such as a resin having a low melting viscosity, a resin having a low hardness, or a crystalline resin having a melting point is used for the particulate matter 211, the particulate matter 211 in the particulate matter layer 21 is By appropriately maintaining hardness, it is possible to prevent the granular material 211 from melting and losing its shape. Therefore, according to the preforming apparatus 5 of this embodiment, the preform 2 can be easily formed even in the case of a thermoplastic resin that is difficult to be formed by the hot melt lamination method or the like.

光照射源53による収束光Gが照射された粒状物211の表面部位212は、予備成形体2として成形される際に一旦溶融して固化した後、樹脂成形品1として成形される際に再び溶融して固化する。一方、予備成形体2における、個々の粒状物211の中心部位213、及び収束光Gが照射されていない粒状物211においては、ペレットの状態からの熱履歴がない。換言すれば、予備成形体2における、個々の粒状物211の中心部位213、及び収束光Gが照射されていない粒状物211においては、ペレットの状態から熱が加わったことがない。本形態の予備成形装置5によれば、予備成形体2を成形するための樹脂材料としての粒状物211に加わる熱履歴が少なく、樹脂材料の種々の機械的特性等を良好に保つことができる。 The surface portion 212 of the granular material 211 irradiated with the convergent light G from the light irradiation source 53 is once melted and solidified when molded as the preform 2, and then again when molded as the resin molded product 1. Melt and solidify. On the other hand, in the central portion 213 of each granular material 211 in the preform 2 and in the granular material 211 not irradiated with the converging light G, there is no heat history from the pellet state. In other words, the central portion 213 of each granular material 211 in the preform 2 and the granular material 211 not irradiated with the converging light G have never been heated from the pellet state. According to the preforming apparatus 5 of the present embodiment, the heat history applied to the granular material 211 as the resin material for forming the preform 2 is small, and various mechanical properties of the resin material can be maintained satisfactorily. .

図10に示すように、予備成形体2が成形されるときに、収束光Gが照射された部位においては、粒状物211の表面部位212同士が固着された固着部位としての界面214が形成される。予備成形体2においては、固着部位としての界面214が存在することにより、成形後の三次元形状が維持される。 As shown in FIG. 10, when the preform 2 is formed, in the portion irradiated with the convergent light G, an interface 214 is formed as a fixed portion in which the surface portions 212 of the particles 211 are adhered to each other. be. The three-dimensional shape after molding is maintained in the preform 2 due to the existence of the interface 214 as a fixing site.

本形態の予備成形体2は、樹脂成形品1の全体を形成するための樹脂材料として成形されている。予備成形体2は、樹脂成形品1の一部を形成するための樹脂材料として成形してもよい。 The preform 2 of this embodiment is molded as a resin material for forming the resin molded article 1 as a whole. The preform 2 may be molded as a resin material for forming a part of the resin molded product 1 .

(樹脂成形システム10)
図8に示すように、本形態の予備成形装置5は、成形型3及び電磁波発生器42を備える電磁波成形装置4とともに、樹脂成形システム10を構成する。成形型3は、予備成形体2から樹脂成形品1が成形されるキャビティ33を有する絶縁性のものである。電磁波発生器42は、成形型3に照射又は印加される電磁波Eによって、成形型3を介してキャビティ33内の予備成形体2を加熱して溶融させるものである。
(Resin molding system 10)
As shown in FIG. 8, the preforming apparatus 5 of this embodiment constitutes a resin molding system 10 together with the electromagnetic wave forming apparatus 4 having the forming die 3 and the electromagnetic wave generator 42 . The molding die 3 is an insulating one having a cavity 33 in which the resin molding 1 is molded from the preform 2 . The electromagnetic wave generator 42 heats and melts the preform 2 in the cavity 33 via the mold 3 with the electromagnetic waves E irradiated or applied to the mold 3 .

(電磁波成形装置4)
図12に示すように、予備成形装置5によって成形された予備成形体2は、電磁波成形装置4によって樹脂成形品1に成形される。電磁波成形装置4は、成形型3、真空ポンプ41及び電磁波発生器42を備える。成形型3は、製品としての樹脂成形品1の形状が反転されたキャビティ33を有する。真空ポンプ41は、成形型3のキャビティ33内を真空状態にするためのものである。電磁波発生器42は、成形型3に照射する電磁波Eを発生させるものである。図8に示すように、真空ポンプ41による成形型3のキャビティ33内の真空引き、及び電磁波発生器42による成形型3への電磁波Eの照射は、本成形用の制御機器43の制御を受けて行われる。
(Electromagnetic wave molding device 4)
As shown in FIG. 12 , the preform 2 formed by the preforming device 5 is formed into the resin molded product 1 by the electromagnetic wave forming device 4 . The electromagnetic wave molding device 4 includes a molding die 3 , a vacuum pump 41 and an electromagnetic wave generator 42 . The mold 3 has a cavity 33 in which the shape of the resin molded article 1 as a product is reversed. The vacuum pump 41 is for evacuating the inside of the cavity 33 of the mold 3 . The electromagnetic wave generator 42 generates an electromagnetic wave E to irradiate the molding die 3 . As shown in FIG. 8, the evacuation of the cavity 33 of the molding die 3 by the vacuum pump 41 and the irradiation of the electromagnetic wave E to the molding die 3 by the electromagnetic wave generator 42 are controlled by the control device 43 for the main molding. is done.

(成形型3,真空ポンプ41)
図12及び図13に示すように、本形態の成形型3は、ゴム材料によるゴム型によって構成されている。ゴム材料には、シリコーンゴムの他、種々のゴムが用いられる。成形型3は、複数に分割された型部31,32の組み合わせによって構成されている。本形態の成形型3は、一対の型部31,32に分割されており、一対の型部31,32としての第1型部31と第2型部32との間には、樹脂成形品1を成形するためのキャビティ33が形成されている。
(Molding mold 3, vacuum pump 41)
As shown in FIGS. 12 and 13, the molding die 3 of this embodiment is configured by a rubber mold made of a rubber material. Various rubbers other than silicone rubber are used as the rubber material. The molding die 3 is composed of a combination of a plurality of divided mold parts 31 and 32 . The mold 3 of this embodiment is divided into a pair of mold portions 31 and 32, and between the first mold portion 31 and the second mold portion 32 as the pair of mold portions 31 and 32, a resin molded product A cavity 33 for molding 1 is formed.

第1型部31及び第2型部32のいずれかには、キャビティ33内を大気圧よりも低い真空状態にするための真空ポンプ41が接続される真空口34が形成されている。本形態の真空口34は第2型部32に形成されている。真空ポンプ41によってキャビティ33内が真空状態になることにより、成形型3の外部から内部へ型締め力を作用させることができる。この型締め力により、キャビティ33内に配置されて溶融した予備成形体2の樹脂材料20がキャビティ33の成形面331に押し当てられ、キャビティ33の成形面331の形状が表面に転写された樹脂成形品1が成形される。 Either the first mold portion 31 or the second mold portion 32 is formed with a vacuum port 34 to which a vacuum pump 41 is connected for making the inside of the cavity 33 into a vacuum state lower than the atmospheric pressure. The vacuum port 34 of this embodiment is formed in the second mold portion 32 . By evacuating the inside of the cavity 33 by the vacuum pump 41 , a mold clamping force can be applied from the outside to the inside of the mold 3 . Due to this mold clamping force, the resin material 20 of the preform 2 placed in the cavity 33 and melted is pressed against the molding surface 331 of the cavity 33, and the shape of the molding surface 331 of the cavity 33 is transferred to the surface of the resin. A molded product 1 is molded.

成形型3がゴム型によって構成されていることにより、成形型3の外部から内部へ圧力が作用するときには、成形型3が、キャビティ33の容積を縮小させるように内側へ弾性変形することができる。この成形型3の弾性変形により、キャビティ33内に成形する樹脂成形品1に、キャビティ33の成形面331の形状を効果的に転写することができる。 Since the molding die 3 is made of a rubber mold, the molding die 3 can be elastically deformed inward so as to reduce the volume of the cavity 33 when pressure is applied from the outside to the inside of the molding die 3. . Due to this elastic deformation of the mold 3 , the shape of the molding surface 331 of the cavity 33 can be effectively transferred to the resin molded product 1 molded in the cavity 33 .

図14に示すように、第1型部31と第2型部32とは、互いに接近するようにスライドして、キャビティ33の容積を縮小できるスライド構造とすることもできる。この場合には、第1型部31及び第2型部32には、これらが相対的にスライドするためのガイド部35が形成されている。この場合には、キャビティ33内に予備成形体2が配置され、キャビティ33内が真空状態になってキャビティ33内の圧力が成形型3の外部の圧力よりも低くなるときには、第1型部31と第2型部32とが互いに接近する。これにより、キャビティ33の容積が縮小され、キャビティ33内の溶融した予備成形体2の樹脂材料20がキャビティ33の成形面331に、より効果的に押し当てられる。 As shown in FIG. 14, the first mold portion 31 and the second mold portion 32 can also have a slide structure in which the volume of the cavity 33 can be reduced by sliding so as to approach each other. In this case, the first mold portion 31 and the second mold portion 32 are formed with a guide portion 35 for sliding them relative to each other. In this case, the preform 2 is placed in the cavity 33, and when the cavity 33 is in a vacuum state and the pressure inside the cavity 33 becomes lower than the pressure outside the mold 3, the first mold part 31 and the second mold portion 32 approach each other. As a result, the volume of the cavity 33 is reduced, and the melted resin material 20 of the preform 2 in the cavity 33 is pressed against the molding surface 331 of the cavity 33 more effectively.

図12に示すように、予備成形体2がキャビティ33内に配置されたときに、予備成形体2の表面201とキャビティ33の成形面331との間に隙間がほとんど形成されない場合には、第1型部31と第2型部32とはスライドしない固定構造とすることができる。一方、図14に示すように、予備成形体2がキャビティ33内に配置されたときに、予備成形体2の表面201とキャビティ33の成形面331との間にある程度の隙間が形成される場合には、第1型部31と第2型部32とがスライドする構造とすることができる。 As shown in FIG. 12, when the preform 2 is placed in the cavity 33, if there is almost no gap between the surface 201 of the preform 2 and the molding surface 331 of the cavity 33, the second The first mold portion 31 and the second mold portion 32 can be of a fixed structure that does not slide. On the other hand, as shown in FIG. 14, when the preform 2 is placed in the cavity 33, a certain amount of gap is formed between the surface 201 of the preform 2 and the molding surface 331 of the cavity 33. can have a structure in which the first mold portion 31 and the second mold portion 32 slide.

予備成形体2の形状は、成形型3の第1型部31及び第2型部32の相対的なスライド量を考慮して、目標形状とする樹脂成形品1の形状に比べて、第1型部31及び第2型部32の相対的なスライド方向に大きくしてもよい。 Considering the relative sliding amount of the first mold portion 31 and the second mold portion 32 of the mold 3, the shape of the preform 2 is determined to be the first shape compared to the shape of the resin molded product 1 as the target shape. It may be increased in the relative sliding direction of the mold portion 31 and the second mold portion 32 .

(成形型3の製造)
図13に示すように、ゴム型による成形型3は、成形しようとする製品である樹脂成形品1のマスターモデルを転写させて製造することができる。より具体的には、型枠内にマスターモデルを配置し、この型枠内の隙間にゴム材料を注型して、このゴム材料を固化させる。その後、固化したゴム材料を切開して、その内部からマスターモデルを取り出し、ゴム材料による一対の型部31,32が形成される。また、ゴム材料が切開された位置が、一対の型部31,32の間の分割面(パーティングライン)332となる。
(Manufacturing Mold 3)
As shown in FIG. 13, the rubber molding die 3 can be manufactured by transferring a master model of a resin molding 1, which is a product to be molded. More specifically, the master model is placed in a mold, a rubber material is poured into the gaps in the mold, and the rubber material is allowed to harden. After that, the solidified rubber material is cut open, the master model is taken out from the inside thereof, and a pair of mold parts 31 and 32 are formed from the rubber material. Further, the position where the rubber material is cut becomes a dividing surface (parting line) 332 between the pair of mold parts 31 and 32 .

また、ゴム型による成形型3を構成する各型部31,32は、マスターモデルを用いて別々に製造してもよい。特に、一対の型部31,32がスライド可能な構造を有する場合には、各型部31,32にスライド用のガイド部35を形成するために、各型部31,32を別々に製造することが好ましい。 Further, the mold parts 31 and 32 forming the molding die 3 made of a rubber mold may be manufactured separately using a master model. In particular, when a pair of mold portions 31 and 32 have a slidable structure, each mold portion 31 and 32 is manufactured separately in order to form a guide portion 35 for sliding in each mold portion 31 and 32. is preferred.

マスターモデルは、製品の形状を有するものであり、種々の方法によって作製することができる。マスターモデルを、積層造形法によって作製する場合には、三次元造形物の積層界面による段差状の表面を、切削、研削、塗装等を行って、滑らかな表面にすることができる。例えば、マスターモデルは、積層造形法等によって三次元形状に成形された成形品の表面を切削又は研削して形成することができる。また、マスターモデルは、三次元形状に成形された成形品の表面に、樹脂を含有する塗料等を塗装して形成することもできる。また、マスターモデルは、既に製品として使用された樹脂成形品における欠損部を修復したものとすることもできる。 The master model has the shape of the product and can be produced by various methods. When the master model is produced by the layered manufacturing method, the stepped surface due to the layered interface of the three-dimensional model can be made smooth by cutting, grinding, painting, or the like. For example, the master model can be formed by cutting or grinding the surface of a three-dimensional molded product formed by lamination molding or the like. The master model can also be formed by coating the surface of a three-dimensional molded article with a resin-containing paint or the like. Moreover, the master model can also be one in which a defective part in a resin molded article that has already been used as a product is repaired.

また、成形型3は、製品の三次元のデジタルデータ(CADデータ等)を用いて、種々の積層造形法によって直接製造してもよい。例えば、成形型3は、三次元のデジタルデータを用い、紫外線(UV)によって硬化する液状樹脂に紫外線を当てて、層状の三次元造形物を形成する光造形法によって製造してもよい。また、成形型3は、インクジェット法(マテリアルジェッティング法)等によって製造してもよい。また、成形型3を形成する際には、三次元造形物の積層界面に応じて形成された段差状の表面を、切削、研削、塗装等を行って、滑らかな表面にしてもよい。 Further, the molding die 3 may be directly manufactured by various lamination molding methods using three-dimensional digital data (CAD data, etc.) of the product. For example, the molding die 3 may be manufactured by a stereolithography method in which three-dimensional digital data is used and liquid resin that is cured by ultraviolet rays (UV) is irradiated with ultraviolet rays to form a layered three-dimensional modeled object. Further, the mold 3 may be manufactured by an inkjet method (material jetting method) or the like. Further, when forming the mold 3, the stepped surface formed according to the layered interface of the three-dimensional structure may be cut, ground, painted, or the like to make a smooth surface.

成形型3は、ゴム型以外にも、硬化性樹脂材料によって形成された樹脂型、セメント材料によって形成されたセメント型、又は石膏材料によって形成された石膏型によって構成してもよい。硬化性樹脂材料には、熱硬化性樹脂材料、光硬化性樹脂材料等がある。成形型3は、耐熱性のある、その他の種々の非金属材料によって構成してもよい。 The mold 3 may be a resin mold made of a curable resin material, a cement mold made of a cement material, or a gypsum mold made of a gypsum material, instead of a rubber mold. Curable resin materials include thermosetting resin materials, photo-curing resin materials, and the like. The mold 3 may be made of various heat-resistant non-metallic materials.

(電磁波E,電磁波発生器42)
図12に示すように、電磁波発生器42において使用する電磁波Eは、0.78~2μmの波長領域を含む電磁波(近赤外線)E、0.01~1mの波長領域を含む電磁波(マイクロ波)E、又は1~100mの波長領域を含む電磁波(高周波)Eである。近赤外線を使用する場合には、成形型3には、近赤外線を透過しやすい透明又は半透明のゴム型等を用い、成形型3を透過した近赤外線によって、成形型3内の熱可塑性樹脂の予備成形体2を加熱し、溶融させてもよい。この場合には、成形型3における、近赤外線の透過率を、予備成形体2における、近赤外線の透過率よりも高くすることが好ましい。換言すれば、成形型3における、近赤外線の吸収率を、予備成形体2における、近赤外線の吸収率よりも低くすることが好ましい。
(Electromagnetic wave E, electromagnetic wave generator 42)
As shown in FIG. 12, the electromagnetic waves E used in the electromagnetic wave generator 42 are electromagnetic waves (near infrared rays) E including a wavelength range of 0.78 to 2 μm, and electromagnetic waves (microwaves) including a wavelength range of 0.01 to 1 m. E, or an electromagnetic wave (high frequency) E including a wavelength range of 1 to 100 m. When near-infrared rays are used, a transparent or translucent rubber mold or the like that easily transmits near-infrared rays is used as the mold 3, and the near-infrared rays transmitted through the mold 3 are used to heat the thermoplastic resin in the mold 3. may be heated and melted. In this case, it is preferable that the near-infrared transmittance of the mold 3 is higher than the near-infrared transmittance of the preform 2 . In other words, it is preferable that the near-infrared absorption rate of the mold 3 is lower than the near-infrared absorption rate of the preform 2 .

マイクロ波を使用する場合には、成形型3には、誘電損失(誘電体損失)が少ないゴム型等を用い、マイクロ波によって成形型3内の熱可塑性樹脂の予備成形体2に誘電損失を発生させて、予備成形体2を誘電加熱し、溶融させることができる。誘電損失とは、絶縁体に交番電界が加えられたときに、この絶縁体に生じるエネルギーロスのことをいう。このエネルギーロスによって絶縁体には熱が発生する。 When microwaves are used, a rubber mold or the like with low dielectric loss (dielectric loss) is used as the molding die 3, and the dielectric loss is caused to the thermoplastic resin preform 2 in the molding die 3 by microwaves. generated to dielectrically heat and melt the preform 2 . Dielectric loss is energy loss that occurs in an insulator when an alternating electric field is applied to the insulator. This energy loss generates heat in the insulator.

マイクロ波を使用する場合には、成形型3の誘電力率(誘電正接,tanδ)を、予備成形体2の誘電力率よりも低くしてもよい。成形型3の誘電力率が予備成形体2の誘電力率よりも低いことにより、成形型3に比べて予備成形体2に誘電損失を多く発生させることができる。マイクロ波を使用する場合には、種々の配色がなされたゴム型等を用いてもよい。 When using microwaves, the dielectric power factor (dielectric loss tangent, tan δ) of the mold 3 may be lower than that of the preform 2 . Since the dielectric power factor of the mold 3 is lower than that of the preform 2 , more dielectric loss can be generated in the preform 2 than in the mold 3 . When using microwaves, rubber molds with various colors may be used.

電磁波発生器42は、赤外線を発生させる場合には、ハロゲンランプ等としてもよい。また、電磁波発生器42は、マイクロ波を発生させる場合には、マイクロ波発振器等としてもよい。また、電磁波発生器42は、高周波を発生させる場合には、高周波発振器等としてもよい。 The electromagnetic wave generator 42 may be a halogen lamp or the like when generating infrared rays. Further, the electromagnetic wave generator 42 may be a microwave oscillator or the like when generating microwaves. Further, the electromagnetic wave generator 42 may be a high frequency oscillator or the like when generating a high frequency.

(誘電加熱器44)
図15に示すように、電磁波発生器42を用いる代わりに誘電加熱器44を用いてもよい。誘電加熱器44は、一対の電極441に印加される高周波の交流電圧によって、成形型3のキャビティ33内の樹脂材料20及び成形型3に交番電界を印加するものである。より具体的には、誘電加熱器44は、成形型3の両側に配置された一対の電極441の間に加わる交流電圧によって、キャビティ33内の樹脂材料20及び成形型3に交番電界を印加するものである。誘電加熱器44は、一対の電極441によって交番電界を発生させる、電磁波Eとしての高周波を用いたものとする。誘電加熱器44による交流電圧の周波数は、1m~100mの波長領域を含む電磁波Eとしての高周波とする。
(Dielectric heater 44)
As shown in FIG. 15, instead of using the electromagnetic wave generator 42, a dielectric heater 44 may be used. The dielectric heater 44 applies an alternating electric field to the resin material 20 in the cavity 33 of the molding die 3 and the molding die 3 by a high-frequency AC voltage applied to a pair of electrodes 441 . More specifically, the dielectric heater 44 applies an alternating electric field to the resin material 20 in the cavity 33 and the mold 3 by an alternating voltage applied between a pair of electrodes 441 arranged on both sides of the mold 3. It is. The dielectric heater 44 uses a high frequency as the electromagnetic wave E that generates an alternating electric field with a pair of electrodes 441 . The frequency of the AC voltage generated by the dielectric heater 44 is a high frequency electromagnetic wave E including a wavelength range of 1 m to 100 m.

誘電加熱器44とともに用いられる成形型3は、誘電損失によって発熱する性質を有する絶縁性のものである。誘電加熱器44の一対の電極441によって成形型3に交番電界が印加されるときには、成形型3又は樹脂材料20の少なくとも一方が誘電損失によって発熱し、樹脂材料20が溶融する。誘電損失の値は、絶縁体としての物質の種類に応じて決まる。また、誘電損失は、誘電正接tanδの値に応じて決まる。 The mold 3 used together with the dielectric heater 44 is insulative and has the property of generating heat due to dielectric loss. When an alternating electric field is applied to the mold 3 by the pair of electrodes 441 of the dielectric heater 44, at least one of the mold 3 and the resin material 20 generates heat due to dielectric loss, and the resin material 20 melts. The value of dielectric loss depends on the type of material used as an insulator. Also, the dielectric loss is determined according to the value of the dielectric loss tangent tan δ.

また、成形型3における、キャビティ33の成形面331には、成形型3の他の部位である一般部に比べて誘電損失が大きい成形表面層を形成してもよい。成形表面層は、誘電損失を大きくするために、例えば、カーボンブラック、グラファイト、炭化珪素、フェライト、チタン酸バリウム、黒鉛及び二酸化マンガンよりなる群から選ばれた少なくとも1種の物質を含有していてもよい。 In addition, a molding surface layer having a larger dielectric loss than general portions, which are other portions of the mold 3 , may be formed on the molding surface 331 of the cavity 33 in the mold 3 . The molded surface layer contains at least one substance selected from the group consisting of carbon black, graphite, silicon carbide, ferrite, barium titanate, graphite and manganese dioxide, in order to increase dielectric loss. good too.

電極441の外形を成形型3の外形よりも大きくし、一対の電極441の間には、成形型3の全体を配置することができる。この場合には、一対の電極441と成形型3との位置関係は固定される。一方、電極441の外形を成形型3の外形よりも小さくし、一対の電極441の間には成形型3の一部が配置されるようにしてもよい。この場合には、一対の電極441に対して成形型3を相対的に移動させて、成形型3のキャビティ33内の各部に位置する樹脂材料20を順次溶融させてもよい。 The outer shape of the electrode 441 can be made larger than the outer shape of the mold 3 , and the entire mold 3 can be arranged between the pair of electrodes 441 . In this case, the positional relationship between the pair of electrodes 441 and the mold 3 is fixed. On the other hand, the outer shape of the electrode 441 may be made smaller than the outer shape of the mold 3 so that part of the mold 3 may be arranged between the pair of electrodes 441 . In this case, the molding die 3 may be moved relative to the pair of electrodes 441 to sequentially melt the resin material 20 positioned at each portion within the cavity 33 of the molding die 3 .

(樹脂成形方法)
次に、予備成形方法及び電磁波成形方法による樹脂成形方法について詳説する。
樹脂成形方法は、図16のフローチャートに示すように、粒状物層形成工程S101及び光照射工程S102を含む予備成形方法と、配置工程S104、充填工程S105及び冷却工程S106を含む電磁波成形方法とによって構成される。
(Resin molding method)
Next, the resin molding method by the preforming method and the electromagnetic wave molding method will be described in detail.
As shown in the flowchart of FIG. 16, the resin molding method includes a preforming method including a particulate material layer forming step S101 and a light irradiation step S102, and an electromagnetic wave forming method including an arrangement step S104, a filling step S105 and a cooling step S106. Configured.

(予備成形方法)
本形態の予備成形方法においては、予備成形装置5を用いて、樹脂成形品1の成形に用いられる予備成形体2を成形する。予備成形方法においては、粒状物層形成工程S101及び光照射工程S102が繰り返し行われて、予備成形体2が成形される。
(Preforming method)
In the preforming method of this embodiment, a preforming device 5 is used to form a preformed body 2 used for forming a resin molded product 1 . In the preforming method, the granular material layer forming step S101 and the light irradiation step S102 are repeatedly performed to form the preformed body 2 .

図1に示すように、粒状物層形成工程S101においては、ステージ枠51の内側に配置されたステージ52に、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有するペレットとしての粒状物211が、規定厚みの範囲内に層状に敷き詰められた粒状物層21が形成される。まず、予備成形用の制御機器6による昇降機構521の昇降用モータ523の制御により、ステージ枠51の上端開口部512よりもステージ52の上面525が、粒状物層21の厚み分だけ下降した状態が形成される。 As shown in FIG. 1, in the granule layer forming step S101, granules as resin-containing pellets having a maximum outer diameter within the range of 0.5 to 5 mm are placed on the stage 52 arranged inside the stage frame 51. A granular material layer 21 is formed in which the material 211 is spread in layers within the range of a specified thickness. First, the upper surface 525 of the stage 52 is lowered by the thickness of the granular material layer 21 from the upper end opening 512 of the stage frame 51 by controlling the elevation motor 523 of the elevation mechanism 521 by the control device 6 for preforming. is formed.

次いで、図1、図4及び図5に示すように、開閉弁553によって粒状物供給体55の供給口552が開口されるとともに、ステージ52に対して粒状物供給体55が移動し、供給口552から流下する粒状物211がステージ52の上面525又はステージ52上の粒状物層21の表面に載置されて、粒状物層21が形成される。このとき、粒状物211の表面を均し部材56によって均すことにより、粒状物層21の厚みが均一になるように調整することができる。均し部材56は、ステージ枠51の上端面511に沿ってスライドさせることが可能な擦り切りプレート等によって形成される。 Next, as shown in FIGS. 1, 4 and 5, the supply port 552 of the granular material supplier 55 is opened by the on-off valve 553, and the granular material supplier 55 is moved with respect to the stage 52 to open the supply port. Granules 211 flowing down from 552 are placed on top surface 525 of stage 52 or on the surface of the layer of particles 21 on stage 52 to form layer of particles 21 . At this time, the thickness of the granular material layer 21 can be adjusted to be uniform by leveling the surface of the granular material 211 with the leveling member 56 . The leveling member 56 is formed by a scraping plate or the like that can be slid along the upper end surface 511 of the stage frame 51 .

次いで、図2、図3及び図6に示すように、光照射工程S102においては、ステージ52に対して光照射源53による収束光Gが平面形状を描くように相対的に移動しながら、ステージ52における粒状物層21に収束光Gが照射される。制御機器6による平面移動機構54の制御により、光照射源53による収束光Gが、ステージ52上における粒状物層21に照射される。また、制御機器6においては、光照射源53の収束光Gによって粒状物211に与えられるエネルギーが、粒状物211の表面部位212のみが溶融する大きさに設定されている。 Next, as shown in FIGS. 2, 3 and 6, in the light irradiation step S102, the stage 52 is moved so that the convergent light G from the light irradiation source 53 draws a planar shape relative to the stage 52. Convergent light G is applied to the particulate matter layer 21 at 52 . Convergent light G from the light irradiation source 53 is irradiated onto the particle layer 21 on the stage 52 by the control of the planar movement mechanism 54 by the controller 6 . Further, in the control device 6, the energy given to the granular material 211 by the convergent light G of the light irradiation source 53 is set to such a magnitude that only the surface portion 212 of the granular material 211 melts.

また、光照射工程S102においては、光照射源53による収束光Gは、0.78~2μmの波長領域を含む近赤外線によって構成された、直径が1~10mmの範囲内のスポット光として、粒状物層21の粒状物211に照射される。このとき、図10に示すように、粒状物層21に照射される収束光Gは、予備成形体2の輪郭形状Kの内側領域Rに照射され、粒状物211の表面部位212が溶融する。そして、収束光Gの照射によって溶融した、複数の粒状物211の表面部位212同士が互いに固着され、スライス部22が形成される。 Further, in the light irradiation step S102, the convergent light G from the light irradiation source 53 is formed as spot light with a diameter within the range of 1 to 10 mm, composed of near-infrared rays including a wavelength region of 0.78 to 2 μm, and is granular. The particles 211 of the material layer 21 are irradiated. At this time, as shown in FIG. 10, the convergent light G applied to the granular material layer 21 is applied to the inner area R of the contour shape K of the preform 2, and the surface portion 212 of the granular material 211 is melted. Then, the surface portions 212 of the plurality of particles 211 melted by the irradiation of the convergent light G are adhered to each other, and the sliced portion 22 is formed.

次いで、図5に示すように、粒状物層形成工程S101が再び行われ、制御機器6による昇降用モータ523及び粒状物供給体55の制御を受けて、ステージ52上における前回の粒状物層21の上に、今回の粒状物層21が積層される。次いで、図6に示すように、光照射工程S102が再び行われ、今回の粒状物層21における粒状物211の表面部位212が溶融するとともに、前回の粒状物層21のスライス部22における粒状物211の表面部位212も溶融する。そして、今回の粒状物層21にスライス部22が形成されるとともに、今回の粒状物層21のスライス部22における粒状物211の表面部位212と、前回の粒状物層21のスライス部22における粒状物211の表面部位212とが互いに固着される。 Next, as shown in FIG. 5, the granular material layer forming step S101 is performed again, and under the control of the lifting motor 523 and the granular material supply body 55 by the control device 6, the previous granular material layer 21 on the stage 52 is removed. On top of this, the granular material layer 21 is laminated. Next, as shown in FIG. 6, the light irradiation step S102 is performed again, and the surface portion 212 of the granular material 211 in the current granular material layer 21 is melted, and the granular material in the sliced portion 22 of the previous granular material layer 21 is melted. A surface portion 212 of 211 is also melted. Then, the sliced portion 22 is formed in the current granular material layer 21, and the surface portion 212 of the granular material 211 in the sliced portion 22 of the current granular material layer 21 and the granular material in the sliced portion 22 of the previous granular material layer 21 are formed. A surface portion 212 of the object 211 is adhered to each other.

以降、予備成形の終了を確認する工程S103において、本成形用の制御機器43が予備成形を終了するまでは、粒状物層形成工程S101による粒状物層21の積層と、光照射工程S102による収束光Gの照射とが繰り返し行われる。そして、図7に示すように、粒状物層21における粒状物211の表面部位212が溶融し、表面部位212同士が接触する界面214が互いに固着して、予備成形体2としての粒状物結合体が成形される。換言すれば、粒状物層形成工程S101及び光照射工程S102が繰り返し行われるごとに、各層の粒状物層21のスライス部22が順次互いに固着され、すべてのスライス部22が一体化されて、予備成形体2が成形される。 After that, in step S103 for confirming the end of preforming, until the control device 43 for main forming finishes preforming, the granular material layer 21 is laminated by the granular material layer forming step S101 and the convergence is performed by the light irradiation step S102. Irradiation with light G is repeated. Then, as shown in FIG. 7, the surface portions 212 of the particles 211 in the particle layer 21 are melted, and the interfaces 214 where the surface portions 212 are in contact with each other adhere to each other, resulting in a combined particle as the preform 2. is molded. In other words, each time the granular material layer forming step S101 and the light irradiation step S102 are repeated, the sliced portions 22 of the granular material layer 21 of each layer are successively adhered to each other, and all the sliced portions 22 are integrated to form a preliminary layer. A molded body 2 is molded.

本形態の光照射工程S102においては、光照射源53による収束光Gが、ステージ52に形成された粒状物層21における、輪郭形状Kの内側領域Rの全体に照射される。そして、粒状物層21においては、輪郭形状Kの内側領域Rの全体の粒状物211の表面部位212が溶融したスライス部22が形成され、粒状物211の表面部位212同士が固着される。 In the light irradiation step S102 of the present embodiment, the convergent light G from the light irradiation source 53 is irradiated to the entire inner region R of the outline shape K in the granular material layer 21 formed on the stage 52 . Then, in the granular material layer 21, the sliced portion 22 is formed by melting the surface portions 212 of the granular materials 211 in the entire inner region R of the contour shape K, and the surface sections 212 of the granular materials 211 are adhered to each other.

(電磁波成形方法)
予備成形方法によって成形された予備成形体2は、電磁波成形方法によって樹脂成形品1を成形する際の樹脂材料20として使用される。図16に示すように、電磁波成形方法においては、予備成形体2を用いた、配置工程S104、充填工程S105及び冷却工程S106が行われて、熱可塑性樹脂の樹脂成形品1が製造される。
(Electromagnetic wave molding method)
The preformed body 2 formed by the preforming method is used as the resin material 20 when forming the resin molded product 1 by the electromagnetic wave forming method. As shown in FIG. 16, in the electromagnetic wave molding method, a disposition step S104, a filling step S105, and a cooling step S106 are performed using the preform 2 to manufacture a resin molded product 1 of thermoplastic resin.

図17に示すように、配置工程S104においては、成形型3内に予備成形体2が配置される。図17は、成形型3内に予備成形体2が配置された状態を拡大して模式的に示す。図18に示すように、充填工程S105においては、成形型3を透過した電磁波Eによって予備成形体2が加熱されて溶融し、予備成形体2を構成する粒状物211によって成形型3内に形成された隙間がなくなるように、溶融した樹脂材料20が成形型3内に充填される。冷却工程S106においては、溶融した樹脂材料20が成形型3内において冷却されて固化し、樹脂材料20が一体化された樹脂成形品1が成形型3内に成形される。 As shown in FIG. 17, the preform 2 is placed in the mold 3 in the placement step S104. FIG. 17 schematically shows an enlarged state in which the preform 2 is placed in the mold 3. As shown in FIG. As shown in FIG. 18, in the filling step S105, the preform 2 is heated and melted by the electromagnetic waves E transmitted through the mold 3, and the particles 211 forming the preform 2 are formed in the mold 3. The molding die 3 is filled with the molten resin material 20 so as to eliminate the gap. In the cooling step S<b>106 , the molten resin material 20 is cooled and solidified within the mold 3 , and the resin molded product 1 integrated with the resin material 20 is molded within the mold 3 .

図17に示すように、配置工程S104においては、成形型3を構成する一対の型部31,32の間のキャビティ33に予備成形体2が配置される。成形型3のキャビティ33に予備成形体2が配置されたときには、キャビティ33の成形面331と予備成形体2における凹凸状の表面201との間には、凹凸状の隙間S1が形成される。この凹凸状の隙間S1は、予備成形体2が粒状物結合体からなることに伴って形成される。 As shown in FIG. 17 , in the placement step S104, the preform 2 is placed in the cavity 33 between the pair of mold parts 31 and 32 forming the mold 3 . When the preform 2 is placed in the cavity 33 of the mold 3 , an uneven gap S1 is formed between the molding surface 331 of the cavity 33 and the uneven surface 201 of the preform 2 . The uneven gaps S1 are formed as the preform 2 is made of a combined granular material.

図12に示すように、キャビティ33に予備成形体2が配置される状態で一対の型部31,32が閉じられた後には、真空ポンプ41によって、第2型部32の真空口34からキャビティ33内が真空引きされる。このとき、キャビティ33内の隙間が真空状態になる。また、成形型3は、大気圧以上の圧力環境下に配置されている。そして、成形型3の外部の圧力が成形型3の内部(キャビティ33内)の圧力よりも高いことによって、成形型3の外部から内部に向けて型締め力を作用させることができる。 As shown in FIG. 12 , after the pair of mold sections 31 and 32 are closed with the preform 2 placed in the cavity 33 , the vacuum pump 41 drives the vacuum opening 34 of the second mold section 32 to the cavity. The inside of 33 is evacuated. At this time, the gap in the cavity 33 is in a vacuum state. Further, the mold 3 is arranged under a pressure environment higher than the atmospheric pressure. Since the pressure outside the mold 3 is higher than the pressure inside the mold 3 (inside the cavity 33 ), a mold clamping force can be applied from the outside to the inside of the mold 3 .

また、充填工程S105において、成形型3内を真空引きするときには、予備成形体2によって成形型3内に形成された隙間S1,S2を介して、成形型3内の残留気体が成形型3の外部へ抜き出される。特に、予備成形体2として、固体である粒状物結合体を利用することにより、成形型3内の残留気体を効果的に抜き出すことができる。 In the filling step S105, when the inside of the mold 3 is evacuated, the residual gas in the mold 3 is forced out of the mold 3 through the gaps S1 and S2 formed in the mold 3 by the preform 2. pulled out to the outside. In particular, by using a solid aggregate of granular materials as the preform 2, residual gas in the mold 3 can be effectively extracted.

ところで、キャビティ33に予備成形体2が配置されたときに、キャビティ33の成形面331と予備成形体2の表面の全体とが密着している場合には、樹脂材料20が溶融する際に発生するガス(水分等)の抜け道がなくなり、キャビティ33内の真空引きが不十分となり、成形する樹脂成形品1にボイド(気泡)が残るおそれがある。これに対し、本形態の充填工程S105等においては、真空ポンプ41によってキャビティ33内が真空引きされるときには、キャビティ33の成形面331と予備成形体2の凹凸状の表面201とによって隙間S1が形成される。 By the way, when the preform 2 is placed in the cavity 33, if the molding surface 331 of the cavity 33 and the entire surface of the preform 2 are in close contact with each other, the resin material 20 is melted. There is no escape route for the gas (moisture etc.) to escape, the evacuation in the cavity 33 becomes insufficient, and there is a possibility that voids (bubbles) may remain in the resin molded product 1 to be molded. On the other hand, in the filling step S105 and the like of this embodiment, when the inside of the cavity 33 is evacuated by the vacuum pump 41, the gap S1 is formed by the molding surface 331 of the cavity 33 and the uneven surface 201 of the preform 2. It is formed.

そして、キャビティ33内を真空引きするときには、予備成形体2における凹凸状の表面201による隙間S1、及び予備成形体2を構成する粒状物211同士の間の隙間S2が、キャビティ33内の残留ガスの通り道、及び樹脂材料20が溶融する際に発生するガスの抜け道となる。これにより、キャビティ33内の真空引きを十分に行うことができ、成形する樹脂成形品1にボイドが残らないようにすることができる。 When the inside of the cavity 33 is evacuated, the gap S1 formed by the uneven surface 201 of the preform 2 and the gap S2 between the particles 211 forming the preform 2 are filled with residual gas in the cavity 33. and a passage for gas generated when the resin material 20 melts. As a result, the cavity 33 can be sufficiently evacuated, and voids can be prevented from remaining in the molded resin article 1 to be molded.

また、配置工程S104においては、成形する樹脂成形品1の形状が複雑である場合には、成形型3内に、成形型3のキャビティ33のそれぞれの部分の形状に沿った複数種類の予備成形体2を配置してもよい。また、配置工程S104においては、予備成形体2とともに、予備成形体2を構成する熱可塑性樹脂と同じ成分の熱可塑性樹脂の粉末材料を、キャビティ33内に配置してもよい。この粉末材料は、例えば、キャビティ33の成形面331と予備成形体2の表面201との間に形成される隙間に補充して、成形する樹脂成形品1の一部の形状を補う目的で使用することができる。 In addition, in the arrangement step S104, when the shape of the resin molded product 1 to be molded is complicated, a plurality of types of preforms are placed in the mold 3 along the shape of each part of the cavity 33 of the mold 3. Body 2 may be placed. In addition, in the placing step S104 , a thermoplastic resin powder material having the same component as the thermoplastic resin forming the preformed body 2 may be placed in the cavity 33 together with the preformed body 2 . This powder material is used, for example, for the purpose of supplementing the gap formed between the molding surface 331 of the cavity 33 and the surface 201 of the preform 2 to partially compensate for the shape of the resin molded product 1 to be molded. can do.

次いで、充填工程S105においては、電磁波発生器42によって0.01~1mの波長領域を含む電磁波Eであるマイクロ波が発生し、このマイクロ波が成形型3に照射される。このとき、成形型3を構成するゴム材料の誘電力率が、予備成形体2を構成する樹脂材料20の誘電力率よりも低いことにより、成形型3に比べて予備成形体2がマイクロ波をより多く吸収する。これにより、成形型3を透過したマイクロ波によって、予備成形体2がより高温に加熱されて、溶融する。 Next, in the filling step S105, the electromagnetic wave generator 42 generates a microwave, which is an electromagnetic wave E including a wavelength range of 0.01 to 1 m, and the mold 3 is irradiated with this microwave. At this time, since the dielectric power factor of the rubber material forming the mold 3 is lower than the dielectric power factor of the resin material 20 forming the preform 2, the preform 2 is more sensitive to microwaves than the mold 3. absorb more. As a result, the microwaves transmitted through the mold 3 heat the preform 2 to a higher temperature and melt it.

予備成形体2が溶融するときには、キャビティ33内の圧力が成形型3の外部の圧力よりも低いことにより、成形型3が内側に若干潰れるように弾性変形する。そして、キャビティ33の成形面331と予備成形体2の表面201との間の隙間S1、及び予備成形体2を構成する粒状物211同士の間の隙間S2に、溶融した樹脂材料20が流れ込む。これにより、粒状物結合体を構成する粒状物211がなくなるとともに、キャビティ33内の隙間S1,S2が埋められて、溶融した樹脂材料20がキャビティ33内に充填される。また、充填工程S105においては、真空ポンプ41によるキャビティ33内の真空引きを継続することができる。 When the preform 2 melts, the pressure inside the cavity 33 is lower than the pressure outside the molding die 3, so that the molding die 3 is elastically deformed so as to be slightly crushed inward. Then, the molten resin material 20 flows into the gap S1 between the molding surface 331 of the cavity 33 and the surface 201 of the preform 2 and the gap S2 between the particles 211 forming the preform 2 . As a result, the particles 211 forming the combined particles are eliminated, and the gaps S1 and S2 in the cavity 33 are filled, and the cavity 33 is filled with the melted resin material 20 . In addition, in the filling step S105, the vacuum pump 41 can continue to evacuate the cavity 33 .

また、図14に示すように、一対の型部31,32が互いに接近するようスライド可能なスライド構造の成形型3を用いる場合には、キャビティ33内の予備成形体2が溶融するときには、キャビティ33内の圧力が成形型3の外部の圧力よりも低いことにより、一対の型部31,32が互いに接近して、縮小されたキャビティ33内に溶融した樹脂材料20が充填される。この場合には、溶融した樹脂材料20によってキャビティ33内の隙間S1,S2がより効果的に埋められて、溶融した樹脂材料20がキャビティ33の成形面331により効果的に押し当てられる。 Further, as shown in FIG. 14, in the case of using a mold 3 having a slide structure in which a pair of mold parts 31 and 32 are slidable, when the preform 2 in the cavity 33 melts, the cavity Since the pressure inside 33 is lower than the pressure outside the mold 3 , the pair of mold parts 31 and 32 approach each other, and the reduced cavity 33 is filled with the molten resin material 20 . In this case, the gaps S 1 and S 2 in the cavity 33 are more effectively filled with the molten resin material 20 , and the molten resin material 20 is effectively pressed against the molding surface 331 of the cavity 33 .

また、キャビティ33内に予備成形体2及び粉末材料が配置されている場合には、マイクロ波によって予備成形体2及び粉末材料が溶融したときには、粉末材料によって予備成形体2の三次元形状が補われる。また、キャビティ33内に複数種類の予備成形体2が配置されている場合には、マイクロ波によって複数種類の予備成形体2が加熱されて溶融し、予備成形体2同士が境界部分(界面部分)において接合される。予備成形体2同士の間の境界部分とは、キャビティ33内において予備成形体2同士が対面する部分のことをいう。 Further, when the preform 2 and the powder material are arranged in the cavity 33, when the preform 2 and the powder material are melted by the microwave, the three-dimensional shape of the preform 2 is complemented by the powder material. will be Further, when a plurality of types of preforms 2 are arranged in the cavity 33, the plurality of types of preforms 2 are heated and melted by the microwaves, and the boundary portions (interface portions) between the preforms 2 ). The boundary portion between the preforms 2 means the portion where the preforms 2 face each other in the cavity 33 .

次いで、冷却工程S106においては、電磁波発生器42による電磁波Eの発生が停止されるとともに、真空ポンプ41によるキャビティ33内の真空引きが継続される。そして、成形型3の外部の圧力がキャビティ33内の圧力よりも高いことによって、一対の型部31,32に型締め力が作用する状態を維持する。また、冷却工程S106においては、キャビティ33内に樹脂材料20が充填された状態の成形型3が空気中に放置され、自然放冷又は強制放冷によって、成形型3及びキャビティ33内の樹脂材料20が冷却される。そして、溶融した樹脂材料20が成形型3内において冷却されて固化する。 Next, in the cooling step S106, the generation of the electromagnetic wave E by the electromagnetic wave generator 42 is stopped, and the evacuation of the cavity 33 by the vacuum pump 41 is continued. Since the pressure outside the mold 3 is higher than the pressure inside the cavity 33, the mold clamping force acts on the pair of mold portions 31 and 32 to maintain the state. In the cooling step S106, the molding die 3 with the cavity 33 filled with the resin material 20 is left in the air, and the resin material in the molding die 3 and the cavity 33 is cooled by natural cooling or forced cooling. 20 is cooled. Then, the molten resin material 20 is cooled and solidified within the mold 3 .

図18及び図19に示すように、充填工程S105及び冷却工程S106が行われたときには、成形型3内に、予備成形体2における粒状物211同士の間の隙間S2、及び予備成形体2の表面201の凹凸がなくなるように樹脂材料20が一体化された樹脂成形品1が成形される。また、充填工程S105及び冷却工程S106が行われたときには、キャビティ33の成形面331の形状が滑らかに転写された表面を有する樹脂成形品1が成形される。また、キャビティ33の成形面331に、シボ加工、凹凸加工等の形状が形成されている場合には、この形状を樹脂成形品1の表面に転写することができる。また、キャビティ33の成形面331の転写によって、樹脂成形品1の表面が鏡面になるようにすることもできる。 As shown in FIGS. 18 and 19, when the filling step S105 and the cooling step S106 are performed, the gaps S2 between the particles 211 in the preform 2 and the gaps S2 between the particles 211 in the preform 2 and A resin molded product 1 is molded in which the resin material 20 is integrated so that the surface 201 has no irregularities. Further, when the filling step S105 and the cooling step S106 are performed, the resin molded product 1 having a surface on which the shape of the molding surface 331 of the cavity 33 is smoothly transferred is molded. Further, in the case where the molding surface 331 of the cavity 33 is formed with a shape such as texturing, unevenness processing, etc., this shape can be transferred to the surface of the resin molded product 1 . Also, the surface of the resin molded product 1 can be mirror-finished by transferring the molding surface 331 of the cavity 33 .

図15に示すように、充填工程S105において、電磁波発生器42の代わりに誘電加熱器44が用いられる場合には、誘電加熱器44の一対の電極441から成形型3に高周波の交番電界が印加され、この交番電界による誘電損失によって成形型3及びキャビティ33内の予備成形体2(樹脂材料20)の少なくとも一方が発熱する。成形型3が発熱する場合には、成形型3からの伝熱によってキャビティ33内の予備成形体2が加熱される。また、成形型3に成形表面層が形成されているときには、交番電界によって成形表面層が発熱し、成形表面層からの伝熱によってキャビティ33内の予備成形体2が加熱されてもよい。 As shown in FIG. 15, when the dielectric heater 44 is used instead of the electromagnetic wave generator 42 in the filling step S105, a high-frequency alternating electric field is applied to the mold 3 from the pair of electrodes 441 of the dielectric heater 44. At least one of the mold 3 and the preform 2 (resin material 20) in the cavity 33 generates heat due to the dielectric loss caused by this alternating electric field. When the mold 3 generates heat, the heat transfer from the mold 3 heats the preform 2 in the cavity 33 . Further, when the molding surface layer is formed on the molding die 3, the molding surface layer may generate heat due to the alternating electric field, and the preform 2 in the cavity 33 may be heated by heat transfer from the molding surface layer.

(予備成形装置5及び予備成形方法による作用効果)
本形態の予備成形装置5及び予備成形方法は、樹脂成形品1の成形に用いられる予備成形体2を成形するためのものである。予備成形体2は、樹脂成形品1を本成形するための樹脂材料20として用いられるものであり、予備成形体2の表面形状に精度は要求されない。一方、予備成形体2には、成形が容易であり、成形できる樹脂の種類の制約が少ないことが求められる。予備成形方法及び予備成形装置5は、粉末焼結積層造形法:SLS(Selective Laser Sintering)及び粉末焼結積層造形法に用いられる装置と類似するものの、粉末焼結積層造形法とは成形対象及び成形原理が異なるものである。
(Action and effect of preforming device 5 and preforming method)
The preforming apparatus 5 and the preforming method of this embodiment are for forming the preform 2 used for forming the resin molded product 1 . The preformed body 2 is used as a resin material 20 for final molding of the resin molded product 1, and the surface shape of the preformed body 2 is not required to be precise. On the other hand, the preformed body 2 is required to be easily molded and to have few restrictions on the type of resin that can be molded. The preforming method and preforming apparatus 5 are similar to the apparatus used for the powder sintering layered manufacturing method: SLS (Selective Laser Sintering) and the powder sintering layered manufacturing method, but the powder sintering layered manufacturing method is a molding object and The molding principle is different.

予備成形装置5は、ステージ枠51、ステージ52、光照射源53及び制御機器6を備え、制御機器6の制御を受けて、ステージ52への粒状物層21の積層と、光照射源53による収束光Gの照射とを繰り返し交互に行うものである。粒状物層21における、収束光Gが照射された隣接する粒状物211同士は、溶融して互いに結合することになる。このとき、粒状物層21における粒状物211と、隣接する粒状物層21における粒状物211とも、溶融して互いに結合することになる。 The preforming device 5 includes a stage frame 51 , a stage 52 , a light irradiation source 53 and a control device 6 . Irradiation of the convergent light G is repeated and alternately performed. Adjacent particles 211 irradiated with the convergent light G in the particle layer 21 are melted and combined with each other. At this time, the particles 211 in the particle layer 21 and the particles 211 in the adjacent particle layer 21 are also melted and bonded to each other.

予備成形装置5及び予備成形方法においては、予備成形体2を成形することを目的としているために、粒状物211を完全に溶融させないようにする。具体的には、制御機器6によって、光照射源53による収束光Gの照射状態を制御し、収束光Gが照射された、粒状物層21における粒状物211の表面部位212のみが溶融するようにしている。そして、粒状物211の表面部位212同士が接触する界面214が互いに固着して、予備成形体2としての粒状物結合体が成形される。 Since the purpose of the preforming apparatus 5 and the preforming method is to form the preform 2, the granular material 211 is not completely melted. Specifically, the control device 6 controls the irradiation state of the convergent light G from the light irradiation source 53 so that only the surface portion 212 of the granular material 211 in the granular material layer 21 irradiated with the convergent light G is melted. I have to. Then, the interfaces 214 where the surface portions 212 of the particles 211 are in contact with each other adhere to each other, and the combined particles as the preform 2 are formed.

このような粒状物結合体を成形する装置及び方法は、予備成形装置5及び予備成形方法によって初めて見出されたものである。粒状物層21における粒状物211は、表面部位212のみが溶融して互いに結合することにより、例えば、融点を有する結晶性の樹脂、高収縮性の樹脂、塑性変形せずに破壊しようとする高脆性の樹脂、硬度が低い軟質の樹脂、ガラスファイバー等の繊維によって強化された樹脂等の予備成形体2を成形する場合等に粒状物211が溶融するときにおいても、粒状物211の硬度が適切に保たれる。そのため、成形できる樹脂の種類の制約を少なくすることができる。一方、粉末焼結積層造形法においては、粒状物211の表面部位212のみを溶融させるといった発想はない。 An apparatus and method for forming such a composite of granular materials was discovered for the first time by the preforming device 5 and the preforming method. Only the surface portions 212 of the particles 211 in the particle layer 21 are melted and bonded to each other. The hardness of the granular material 211 is appropriate even when the granular material 211 melts when molding the preform 2 such as a brittle resin, a soft resin having a low hardness, or a resin reinforced with fibers such as glass fibers. kept in Therefore, restrictions on the type of resin that can be molded can be reduced. On the other hand, in the powder sintering additive manufacturing method, there is no concept of melting only the surface portion 212 of the granular material 211 .

また、表面部位212のみが溶融して固着した粒状物結合体を成形するためには、最大外形が0.5~5mmの範囲内の粒状物211を用いることが前提となる。そして、このような最大外形が大きな粒状物211を用いて予備成形体2を成形するため、ペレット等よりも小さな微粒子を用いずに予備成形体2を成形することができ、予備成形体2の成形が容易である。 In addition, in order to form a combined granular material in which only the surface portion 212 is melted and fixed, it is a prerequisite to use the granular material 211 with a maximum outer diameter within the range of 0.5 to 5 mm. Since the preform 2 is formed by using the particles 211 having such a large maximum outer shape, the preform 2 can be formed without using fine particles smaller than pellets or the like. Easy to mold.

一方、粉末焼結積層造形法においては、粒径が50μm程度の微粒子が用いられる。そのため、CO2レーザー等によって微粒子に十分なエネルギーが与えられ、微粒子の全体が溶融して微粒子同士が互いに焼結されることになる。つまり、予備成形装置5に用いられる樹脂材料20と、粉末焼結積層造形法に用いられる樹脂材料とは全く異なる。 On the other hand, in the powder sintering additive manufacturing method, fine particles having a particle size of about 50 μm are used. Therefore, sufficient energy is given to the fine particles by a CO 2 laser or the like, and the whole fine particles are melted and the fine particles are sintered to each other. In other words, the resin material 20 used in the preforming device 5 is completely different from the resin material used in the powder sintering additive manufacturing method.

また、予備成形体2の表面には、粒状物211による大きな凹凸が存在することになる。予備成形体2は、本成形を行う際に溶融されて樹脂成形品1を構成するものであり、予備成形体2の表面形状の精度は要求されない。一方、予備成形体2を用いて樹脂成形品1を成形する際には、予備成形体2の表面における凹凸、及び予備成形体2の粒状物211同士の間の隙間が、電磁波E及び成形型3を用いた樹脂成形品1の成形に有効となる。 In addition, the surface of the preform 2 has large unevenness due to the granular material 211 . The preform 2 is melted to form the resin molded article 1 when the main molding is performed, and precision of the surface shape of the preform 2 is not required. On the other hand, when molding the resin molded product 1 using the preformed body 2, the irregularities on the surface of the preformed body 2 and the gaps between the particles 211 of the preformed body 2 are the electromagnetic wave E and the mold. It is effective for molding the resin molded product 1 using 3.

本形態の予備成形装置5及び予備成形方法によれば、予備成形体2の成形が容易であり、成形できる樹脂の種類の制約を少なくすることができる。 According to the preforming apparatus 5 and the preforming method of this embodiment, the preform 2 can be easily formed, and restrictions on the type of resin that can be formed can be reduced.

(樹脂成形システム10及び樹脂成形方法による作用効果)
本形態の樹脂成形システム10及び樹脂成形方法において用いられる成形型3は、ゴム材料、硬化性樹脂材料、セメント材料、石膏材料等の非金属材料を用いて製造されている。金属材料の成形型3を製造する場合には切削加工等が必要になることに比べて、非金属材料を用いた成形型3の製造は、切削加工等が不要となって、容易である。また、本形態の樹脂成形方法は、成形型3の製造が容易であるため、小ロット(少量)の生産にも適している。
(Effects of resin molding system 10 and resin molding method)
The molding die 3 used in the resin molding system 10 and the resin molding method of this embodiment is manufactured using a nonmetallic material such as a rubber material, a curable resin material, a cement material, or a gypsum material. In contrast to manufacturing the mold 3 made of a metal material, which requires cutting work, etc., manufacturing the mold 3 using a non-metal material does not require cutting work, etc., and is easy. Moreover, since the molding die 3 can be easily manufactured, the resin molding method of this embodiment is also suitable for small-lot production.

また、予備成形体2を用いた樹脂成形システム10及び樹脂成形方法による樹脂成形品1においては、積層造形法等による樹脂成形品においては得られなかった特性を得ることができる。具体的には、本形態の樹脂成形システム10及び樹脂成形方法によれば、積層造形法等によって成形された樹脂成形品における課題である、積層界面があることによって積層方向の強度が低いといった課題、樹脂成形品の密度が低いといった課題、樹脂成形品の表面に段差又は凹凸があるといった課題等を解決することができる。 Further, in the resin molding system 10 using the preform 2 and the resin molded article 1 obtained by the resin molding method, it is possible to obtain characteristics that cannot be obtained in the resin molded article obtained by the laminate molding method or the like. Specifically, according to the resin molding system 10 and the resin molding method of the present embodiment, there is a problem that the strength in the lamination direction is low due to the presence of the lamination interface, which is a problem in the resin molded product formed by the lamination molding method or the like. , the problem that the density of the resin molded product is low, the problem that the surface of the resin molded product has steps or unevenness, etc. can be solved.

積層造形法によって成形された成形体においては、積層された樹脂材料同士の間には、樹脂材料の表面同士が合わさった積層界面が、積層された数に応じて形成されている。そして、成形された成形体を樹脂材料の積層方向に引っ張る場合には、積層界面において剥がれが生じやすい。そのため、成形体における積層方向の強度は、成形体における他の方向の強度に比べて低くなる。 In a molded body formed by the laminate molding method, a lamination interface where surfaces of the resin materials meet is formed between the laminated resin materials according to the number of laminated layers. When the molded body is pulled in the lamination direction of the resin material, peeling is likely to occur at the lamination interface. Therefore, the strength of the molded body in the lamination direction is lower than the strength of the molded body in other directions.

この強度の課題について、樹脂成形システム10及び樹脂成形方法においては、予備成形体2の表面201における凹凸、及び粒状物211同士の間の隙間S2がなくなるように樹脂材料20が一体化されることにより、樹脂成形品1において、粒状物結合体が用いられた痕跡がほとんど分からなくなる。そして、樹脂成形品1においては、特定の方向から加わる力に対する強度が低いといった、強度の偏りを解消することができる。 Regarding this strength issue, in the resin molding system 10 and the resin molding method, the resin material 20 is integrated so that the irregularities on the surface 201 of the preform 2 and the gaps S2 between the particles 211 are eliminated. Therefore, in the resin molded product 1, almost no trace of the use of the combined granular material can be seen. In addition, in the resin molded product 1, it is possible to eliminate uneven strength, such as low strength against a force applied from a specific direction.

一方、積層造形法等によって成形された成形体においては、積層された樹脂材料同士の間には隙間が形成されている。この隙間は、成形体中に空隙として存在することになる。そして、この隙間が存在するだけ、成形体の密度は低くなり、成形体の強度が低くなる。 On the other hand, in a molded body molded by lamination molding or the like, gaps are formed between laminated resin materials. This gap exists as a void in the compact. The density of the compact becomes lower and the strength of the compact becomes lower as much as the gap exists.

この密度の課題について、樹脂成形システム10及び樹脂成形方法においては、予備成形体2における粒状物211同士の間の隙間S2が埋められる。そして、樹脂成形品1を構成する樹脂材料20の密度が高くなり、樹脂成形品1の強度が高くなる。 Regarding this density issue, in the resin molding system 10 and the resin molding method, the gaps S2 between the particles 211 in the preform 2 are filled. Then, the density of the resin material 20 constituting the resin molded product 1 is increased, and the strength of the resin molded product 1 is increased.

また、積層造形法等によって成形された成形体の表面においては、成形体における積層界面の存在によって段差又は凹凸が形成されている。この段差又は凹凸の存在により、成形体の表面は、意匠外観性に優れない。 In addition, on the surface of a molded article molded by a layered manufacturing method or the like, steps or irregularities are formed due to the presence of a layer interface in the molded article. Due to the presence of this step or unevenness, the surface of the molded product does not have excellent design appearance.

この意匠外観性の課題について、樹脂成形システム10及び樹脂成形方法においては、予備成形体2の表面201における凹凸がなくなるように樹脂材料20が一体化されている。これにより、樹脂成形品1の表面の意匠外観性を良好にすることができる。 Regarding this design appearance problem, in the resin molding system 10 and the resin molding method, the resin material 20 is integrated so that the unevenness on the surface 201 of the preform 2 is eliminated. Thereby, the design appearance of the surface of the resin molded product 1 can be improved.

また、成形型3内に配置された粉末樹脂材料を電磁波Eによって溶融させて樹脂成形品1を成形する従来の方法においては、円筒形状(中空形状)、深い立壁・リブ等の形状の樹脂成形品1を成形する際には、成形型3のキャビティ33の端部まで粉末樹脂材料を充填することが難しい。また、その他、粉末樹脂材料が行き渡りにくい複雑な形状の部分を成形することも難しい。 In addition, in the conventional method of molding the resin molded product 1 by melting the powdered resin material placed in the molding die 3 by the electromagnetic wave E, resin molding in a shape such as a cylindrical shape (hollow shape), a deep vertical wall, a rib, etc. When molding the article 1, it is difficult to fill the powder resin material up to the end of the cavity 33 of the molding die 3. In addition, it is also difficult to mold a portion having a complicated shape in which the powder resin material is difficult to spread.

本形態の樹脂成形システム10及び樹脂成形方法においては、予備成形体2を用いた電磁波成形を行うため、粉末樹脂材料を用いた電磁波成形によっては困難であった形状の成形が可能になる。また、粉末樹脂材料の充填が難しかった肉厚形状を有する樹脂成形品1についても、予備成形体2を用いた電磁波成形によれば精度よく成形することが可能になる。 In the resin molding system 10 and the resin molding method of the present embodiment, electromagnetic wave molding using the preform 2 is performed, so that it is possible to mold a shape that is difficult by electromagnetic wave molding using a powder resin material. Also, the electromagnetic wave molding using the preform 2 makes it possible to accurately mold the resin molded product 1 having a thick shape, which is difficult to fill with the powdered resin material.

また、成形型3内に配置された粉末樹脂材料を電磁波Eによって溶融させて樹脂成形品を成形する従来の方法においては、粉末樹脂材料にペレットを用いる場合に、ペレットの角部、ペレットに形成された棘などの突起物等によって成形型3の成形面331に傷が入るおそれがある。これに対し、本形態の樹脂成形システム10及び樹脂成形方法において用いられる予備成形体2の表面には、一旦溶融した後に固化した、粒状物211の表面部位212が配置される。また、粒状物211の表面部位212が溶融するときには、粒状物211としてのペレットに形成された、尖った角部、突起物等がなくなる。そのため、予備成形体2の表面に突起物等が存在しにくく、予備成形体2を成形型3内に配置する際に、成形型3の成形面331に傷が入るおそれがほとんどなくなる。 Further, in the conventional method of molding a resin molded product by melting the powdered resin material placed in the molding die 3 by electromagnetic waves E, when pellets are used as the powdered resin material, the corners of the pellets and the pellets are formed. The molding surface 331 of the molding die 3 may be damaged by projections such as thorns. On the other hand, on the surface of the preform 2 used in the resin molding system 10 and the resin molding method of the present embodiment, a surface portion 212 of the granular material 211 that has been once melted and then solidified is arranged. Further, when the surface portion 212 of the granular material 211 melts, sharp corners, projections, and the like formed in the pellet as the granular material 211 disappear. Therefore, projections or the like are less likely to exist on the surface of the preform 2, and there is almost no possibility that the molding surface 331 of the mold 3 will be damaged when the preform 2 is placed in the mold 3.

また、例えば硬度が低い熱可塑性樹脂、ゴム及び樹脂の中間的な性質を有する熱可塑性エラストマー(TPE)等の、マイクロペレットの製造が困難な種類の樹脂材料20についても、予備成形体2を用いて電磁波成形を行うことにより、意匠外観性及び強度に優れた樹脂成形品1を得ることができる。 In addition, the preform 2 is also used for resin materials 20 that are difficult to produce micropellets, such as thermoplastic resins with low hardness and thermoplastic elastomers (TPE) that have intermediate properties between rubber and resin. By carrying out electromagnetic wave molding using the above method, it is possible to obtain a resin molded product 1 having excellent design appearance and strength.

このように、本形態の樹脂成形システム10及び樹脂成形方法によれば、予備成形体2を用いて、意匠外観性に優れるとともに強度等の機械的特性に優れる樹脂成形品1を得ることができる。 As described above, according to the resin molding system 10 and the resin molding method of the present embodiment, the preform 2 can be used to obtain the resin molded product 1 having excellent design appearance and excellent mechanical properties such as strength. .

<実施形態2>
本形態は、収束光Gの照射の仕方が実施形態1の場合と異なる、予備成形装置5及び予備成形方法について示す。
<Embodiment 2>
This embodiment shows a preforming apparatus 5 and a preforming method, which are different from the first embodiment in the way of irradiation with the convergent light G. FIG.

(本形態の予備成形装置5)
図20及び図21に示すように、本形態の光照射源53による収束光Gは、ステージ52に形成された粒状物層21における、成形する予備成形体2の輪郭形状Kに沿って照射される。換言すれば、本形態においては、光照射源53による収束光Gが、ステージ52に形成された粒状物層21における、目標形状に対して中空状に照射される。より具体的には、制御機器6は、光照射源53の収束光Gを、ステージ52における粒状物層21に、成形する予備成形体2の輪郭形状Kに沿って照射し、粒状物211の表面部位212同士が環形状に固着された環固着部220を形成するとともに、環固着部220の内側に粒状物211が内包された粒状物結合体を成形するよう構成されている。
(Preforming device 5 of this embodiment)
As shown in FIGS. 20 and 21, the convergent light G from the light irradiation source 53 of this embodiment is irradiated along the contour shape K of the preform 2 to be formed in the granular material layer 21 formed on the stage 52. be. In other words, in this embodiment, the convergent light G from the light irradiation source 53 is irradiated hollowly to the target shape in the granular material layer 21 formed on the stage 52 . More specifically, the control device 6 irradiates the granular material layer 21 on the stage 52 with the convergent light G from the light irradiation source 53 along the outline shape K of the preform 2 to be molded, thereby forming the granular material 211. The surface portions 212 are configured to form a ring fixing portion 220 in which the surface portions 212 are fixed to each other in a ring shape, and to form a granular object combination in which the granular substances 211 are included inside the ring fixing portion 220 .

本形態においては、光照射源53からステージ52に形成された粒状物層21に収束光Gが照射されるときには、予備成形体2の輪郭形状Kに沿ったスライス部22としての環形状の環固着部220が形成される。環固着部220においては、予備成形体2の輪郭形状Kに沿った位置に存在する粒状物211の表面部位212同士が互いに固着されている一方、予備成形体2の輪郭形状Kに沿った位置に存在する粒状物211よりも内側領域Rに存在する粒状物211は固着されていない。 In this embodiment, when the particle layer 21 formed on the stage 52 is irradiated with the convergent light G from the light irradiation source 53, the ring-shaped ring as the slice portion 22 along the contour shape K of the preform 2 is applied. A fixed portion 220 is formed. In the ring fixing portion 220, the surface portions 212 of the particles 211 existing at positions along the contour K of the preform 2 are fixed to each other, while the positions along the contour K of the preform 2 are fixed to each other. The particulate matter 211 present in the inner region R is not adhered to the particulate matter 211 present in the inner region R.

また、本形態においては、ステージ52上における、前回形成された環固着部220の上に、今回の環固着部220が形成される際に、それぞれの環固着部220を形成する粒状物211の表面部位212同士が固着される。そして、図22に示すように、成形される予備成形体2としての粒状物結合体は、粒状物結合体の三次元の輪郭形状Kに沿って粒状物211の表面部位212同士が互いに固着した外殻部23と、外殻部23の内側領域Rに配置された、互いに固着されていない内包粒状物24とを有する。外殻部23の厚みは、粒状物結合体の形状を維持できる剛性が確保される厚みとする。 Further, in the present embodiment, when the current ring fixing portion 220 is formed on the ring fixing portion 220 formed last time on the stage 52, the particles 211 forming the respective ring fixing portions 220 are The surface portions 212 are adhered together. Then, as shown in FIG. 22, the combined granular material as the preformed body 2 to be molded is such that the surface portions 212 of the granular materials 211 are fixed to each other along the three-dimensional outline shape K of the combined granular material. It has an outer shell portion 23 and an encapsulated particulate material 24 that is arranged in an inner region R of the outer shell portion 23 and that is not adhered to each other. The thickness of the outer shell portion 23 is set to a thickness that ensures the rigidity to maintain the shape of the combined granular material.

スライス部22において、環固着部220を形成する、表面部位212が互いに固着された粒状物211の幅は、所定の大きさにしてもよい。換言すれば、光照射源53による収束光Gは、粒状物層21における平面方向に所定の幅を有する状態で照射してもよい。この収束光Gの照射幅は、粒状物211の粒径、成形する予備成形体2の三次元形状を考慮して決定する。収束光Gの照射幅によって、粒状物結合体の外殻部23の厚みが決定される。 In the slice portion 22, the width of the granules 211 to which the surface portions 212 are adhered to each other forming the annular fixation portion 220 may be of a predetermined size. In other words, the convergent light G from the light irradiation source 53 may be irradiated with a predetermined width in the planar direction of the particulate matter layer 21 . The irradiation width of the convergent light G is determined in consideration of the particle size of the granular material 211 and the three-dimensional shape of the preform 2 to be formed. The irradiation width of the convergent light G determines the thickness of the outer shell portion 23 of the combined granular material.

(本形態の光照射工程S102)
本形態の予備成形方法の光照射工程S102においては、光照射源53の収束光Gが、ステージ52における粒状物層21に、成形する予備成形体2の輪郭形状Kに沿って照射される。そして、粒状物層21に、粒状物211の表面部位212同士が環形状に固着されたスライス部22としての環固着部220が形成され、環固着部220における粒状物211の表面部位212が、他の環固着部220における粒状物211の表面部位212と固着される。また、粒状物層形成工程S101による粒状物層21の積層と、光照射工程S102による収束光Gの照射とが繰り返し行われたときには、環固着部220の内側に粒状物211が内包された粒状物結合体が成形される。
(Light irradiation step S102 of the present embodiment)
In the light irradiation step S102 of the preforming method of the present embodiment, the convergent light G from the light irradiation source 53 is irradiated onto the granular material layer 21 on the stage 52 along the contour shape K of the preform 2 to be formed. Then, in the granular material layer 21, a ring fixed portion 220 is formed as a slice portion 22 in which the surface portions 212 of the granular substances 211 are fixed to each other in a ring shape, and the surface portions 212 of the granular substances 211 in the ring fixed portion 220 are It is fixed to the surface portion 212 of the grain 211 in another ring fixing portion 220 . In addition, when the lamination of the particulate layer 21 in the particulate layer forming step S101 and the irradiation of the convergent light G in the light irradiation step S102 are repeated, the granular material 211 enclosed inside the ring fixing portion 220 is formed. An object combination is molded.

本形態の樹脂成形システム10及び樹脂成形方法については、実施形態1の場合と同様である。本形態の予備成形装置5及び予備成形方法における、その他の構成、作用効果等については、実施形態1の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態1に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態1の場合と同様である。 The resin molding system 10 and the resin molding method of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Other configurations, functions and effects of the preforming apparatus 5 and the preforming method of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Also, in this embodiment, the constituent elements indicated by the same reference numerals as those in the first embodiment are the same as those in the first embodiment.

<実施形態3>
本形態は、予備成形装置5及び予備成形方法において用いる均し部材56に更なる工夫をした場合について示す。
<Embodiment 3>
This embodiment shows a case where the leveling member 56 used in the preforming device 5 and the preforming method is further devised.

(均しシート560)
図23及び図24に示すように、本形態の予備成形装置5は、ステージ52上又はステージ52上の粒状物層21の表面に載置された粒状物211を均して、粒状物層21を形成するための均し部材56としての可撓性の均しシート560を備えている。均しシート560がステージ枠51の上端開口部512を覆うように配置されるときに、規定厚みの範囲内の粒状物層21が形成される。より具体的には、粒状物層21は、ステージ枠51の上端開口部512及び均しシート560と、ステージ52の上面525又は粒状物層21の表面との間に形成されるスペースに粒状物211が充填されることにより、規定厚みの範囲内に形成される。
(Leveling sheet 560)
As shown in FIGS. 23 and 24, the preforming apparatus 5 of the present embodiment levels the granular material 211 placed on the stage 52 or on the surface of the granular material layer 21 on the stage 52 to form the granular material layer 21. A flexible leveling sheet 560 is provided as the leveling member 56 for forming the . When the leveling sheet 560 is arranged to cover the upper end opening 512 of the stage frame 51, the granular material layer 21 within the specified thickness is formed. More specifically, the particulate matter layer 21 is deposited in the space formed between the upper end opening 512 of the stage frame 51 and the leveling sheet 560 and the upper surface 525 of the stage 52 or the surface of the particulate matter layer 21 . By filling with 211, it is formed within the specified thickness range.

均しシート560が用いられることにより、簡単な構成で、規定厚みの範囲内の粒状物層21を形成することができる。 By using the leveling sheet 560, it is possible to form the granular material layer 21 within the specified thickness range with a simple configuration.

図23及び図24に示すように、均しシート560は、ステージ枠51に囲まれたステージ52の上面525又は粒状物層21の表面に粒状物211が載置されたときに、ステージ枠51の上端面511によってガイドされながら、粒状物211を平坦状に均すために用いられる。均しシート560は、ロール状に巻かれた状態で、ステージ枠51の周囲の待機位置に待機し、ロール状に巻かれた状態から平板状に広がって、ステージ枠51の上端面511の上の展開位置に展開される。 As shown in FIGS. 23 and 24 , the leveling sheet 560 is applied to the stage frame 51 when the granular material 211 is placed on the upper surface 525 of the stage 52 surrounded by the stage frame 51 or the surface of the granular material layer 21 . It is used to flatten the granular material 211 while being guided by the upper end surface 511 of the . The leveling sheet 560 is in a state of being wound in a roll and waits at a standby position around the stage frame 51 , spreads from the state of being wound into a flat plate, and spreads over the upper end surface 511 of the stage frame 51 . is deployed to the deployment position of

均しシート560の基端部は、ステージ枠51に固定されており、均しシート560の先端部には、均しシート560の巻き付け及び展開を行うために可動する芯部材561が設けられている。芯部材561は、ロボット等の装置を用いて、移動、並びに巻き付け及び展開のための回転が可能である。 The base end of the leveling sheet 560 is fixed to the stage frame 51, and the front end of the leveling sheet 560 is provided with a movable core member 561 for winding and unfolding the leveling sheet 560. there is The core member 561 can be moved and rotated for winding and unfolding using a device such as a robot.

均しシート560は、収束光Gを透過させる性質を有する。本形態の均しシート560は、収束光Gとしての近赤外線を透過させる性質を有するシリコーンゴムのシートによって構成されている。均しシート560は、ステージ枠51の上端開口部512を閉口して、粒状物層21が内部に配置された、均しシート560、ステージ枠51及びステージ52によって囲まれた閉空間50を形成するよう構成されている。ステージ枠51の上端開口部512は、ステージ枠51における、枠形状の上端面511に囲まれて形成される。 The leveling sheet 560 has the property of allowing the convergent light G to pass therethrough. The leveling sheet 560 of this embodiment is made of a silicone rubber sheet having a property of transmitting near-infrared light as the convergent light G. As shown in FIG. The leveling sheet 560 closes the upper end opening 512 of the stage frame 51 to form a closed space 50 surrounded by the leveling sheet 560, the stage frame 51, and the stage 52, in which the granular material layer 21 is arranged. is configured to An upper end opening 512 of the stage frame 51 is formed so as to be surrounded by a frame-shaped upper end surface 511 of the stage frame 51 .

均しシート560は、粒状物211を均して粒状物層21を形成する機能の他に、閉空間50を形成する機能、及び閉空間50内に粒状物層21を維持する機能も有する。また、均しシート560が収束光Gを透過させる性質を有することにより、閉空間50を形成したままで、光照射源53から照射される収束光Gを透過させて、粒状物211に吸収させることができる。 The leveling sheet 560 has the function of leveling the particles 211 to form the particle layer 21 , as well as the function of forming the closed space 50 and the function of maintaining the particle layer 21 within the closed space 50 . Further, since the leveling sheet 560 has the property of transmitting the convergent light G, the convergent light G emitted from the light irradiation source 53 is transmitted and absorbed by the granular material 211 while the closed space 50 is formed. be able to.

(減圧ポンプ57)
図24に示すように、本形態の予備成形装置5は、均しシート560によって形成される閉空間50内を減圧する減圧ポンプ57を備える。減圧ポンプ57は、粒状物211同士の間に形成される隙間、並びに粒状物211と、ステージ52、ステージ枠51及び均しシート560との間に形成される隙間を利用して、閉空間50内を減圧する。減圧ポンプ57は、均しシート560によって粒状物層21及び閉空間50が形成されるごとに、閉空間50内を繰り返し減圧するよう構成されている。
(Decompression pump 57)
As shown in FIG. 24 , the preforming device 5 of this embodiment includes a decompression pump 57 that decompresses the closed space 50 formed by the leveling sheet 560 . The decompression pump 57 uses the gaps formed between the particles 211 and the gaps formed between the particles 211 and the stage 52 , the stage frame 51 and the leveling sheet 560 to reduce the pressure in the closed space 50 . Reduce pressure inside. The decompression pump 57 is configured to repeatedly decompress the inside of the closed space 50 each time the granular material layer 21 and the closed space 50 are formed by the leveling sheet 560 .

予備成形装置5は、減圧ポンプ57によって閉空間50内が減圧された状態において、光照射源53による収束光Gが、均しシート560を介して粒状物層21に照射されるよう構成されている。均しシート560によって形成された閉空間50内が減圧されることにより、空気にほとんど接触していない状態の粒状物層21に対して、収束光Gを照射することができる。そのため、収束光Gが照射される粒状物211において酸化劣化が生じにくくすることができる。 The preforming apparatus 5 is configured such that the convergent light G from the light irradiation source 53 is applied to the granular material layer 21 through the leveling sheet 560 in a state where the pressure in the closed space 50 is reduced by the pressure reducing pump 57 . there is By reducing the pressure in the closed space 50 formed by the leveling sheet 560, the convergent light G can be applied to the granular material layer 21 which is in a state of being hardly in contact with air. Therefore, the particulate matter 211 irradiated with the convergent light G can be prevented from being deteriorated by oxidation.

また、閉空間50内の空気は、窒素によって置換してもよい。この場合には、収束光Gが照射される際に粒状物211に酸化劣化が生じることを効果的に防止することができる。一方、粉末焼結積層造形法においては、空気中においてCO2レーザー等によって微粒子が溶融するため、微粒子が酸化劣化する可能性が高い。 Also, the air in the closed space 50 may be replaced with nitrogen. In this case, it is possible to effectively prevent the particulate matter 211 from being oxidized and deteriorated when the convergent light G is irradiated. On the other hand, in the powder sintering additive manufacturing method, fine particles are melted by a CO 2 laser or the like in the air, so there is a high possibility that the fine particles are oxidized and deteriorated.

(本形態の予備成形方法)
本形態の予備成形方法の粒状物層形成工程S101においては、図23に示すように、粒状物供給体55から、ステージ52の上面525又はステージ52上の粒状物層21の表面に粒状物211が供給された後に、図24に示すように、ステージ52及びステージ枠51から退避した均しシート560が、ステージ枠51の上端開口部512を覆うように配置される。このとき、均しシート560は、ロール状に巻かれた状態から平坦状に展開され、ステージ枠51の上端開口部512の上に載置される。
(Preforming method of this embodiment)
In the granular material layer forming step S101 of the preforming method of the present embodiment, as shown in FIG. 24, the leveling sheet 560 retracted from the stage 52 and the stage frame 51 is arranged to cover the upper end opening 512 of the stage frame 51, as shown in FIG. At this time, the leveling sheet 560 is flattened from the rolled state and placed on the upper end opening 512 of the stage frame 51 .

そして、均しシート560が平坦状に展開されるときには、均しシート560によって、ステージ52上に載置された粒状物211が平坦状に均される。また、均しシート560がステージ枠51の上端開口部512を覆うように配置されるときに、粒状物層21が形成される。均しシート560がステージ枠51の上端開口部512に配置されたときには、上端開口部512が閉口され、粒状物層21が内部に配置された、均しシート560、ステージ枠51及びステージ52によって囲まれた閉空間50が形成される。 When the leveling sheet 560 is flattened, the grains 211 placed on the stage 52 are flattened by the leveling sheet 560 . Further, when the leveling sheet 560 is arranged so as to cover the upper end opening 512 of the stage frame 51, the granular material layer 21 is formed. When the leveling sheet 560 is placed in the upper end opening 512 of the stage frame 51, the upper end opening 512 is closed, and the granular material layer 21 is placed inside the leveling sheet 560, the stage frame 51, and the stage 52. An enclosed closed space 50 is formed.

本形態においては、図25のフローチャートに示すように、粒状物層形成工程S101が行われた後であって光照射工程S102が行われる前には、閉空間50内が減圧される減圧工程S101Aが行われる。減圧工程S101Aにおいては、減圧ポンプ57によって、粒状物層21が配置された閉空間50内の真空引きが行われる。このとき、真空引きによる吸引力を受けて、均しシート560がステージ枠51の上端面511に引き寄せられ、ステージ枠51の上端開口部512が密閉されるとともに、閉空間50内が大気圧よりも低い減圧状態(真空状態)になる。均しシート560が可撓性を有することにより、均しシート560が、真空引きによる吸引力を受けてステージ枠51の上端面511に密着しやすくすることができる。 In this embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 25, after the particulate matter layer forming step S101 is performed and before the light irradiation step S102 is performed, the pressure in the closed space 50 is reduced in step S101A. is done. In the decompression step S101A, the decompression pump 57 evacuates the closed space 50 in which the granular material layer 21 is arranged. At this time, the leveling sheet 560 is attracted to the upper end surface 511 of the stage frame 51 by receiving the suction force of the vacuum, and the upper end opening 512 of the stage frame 51 is sealed, and the pressure inside the closed space 50 is lower than the atmospheric pressure. becomes a low pressure state (vacuum state). Since the leveling sheet 560 has flexibility, the leveling sheet 560 can easily come into close contact with the upper end surface 511 of the stage frame 51 under the suction force of the vacuum suction.

次いで、光照射工程S102においては、均しシート560を介して、ステージ52における粒状物層21に収束光Gが照射される。このとき、収束光Gとしての近赤外線が均しシート560を透過して粒状物層21に照射され、近赤外線のエネルギーが粒状物211に吸収される。そして、実施形態1の場合と同様に、収束光Gが照射された粒状物211の表面部位212が溶融し、粒状物211の表面部位212同士が固着される。 Next, in the light irradiation step S<b>102 , convergent light G is irradiated onto the granular material layer 21 on the stage 52 through the leveling sheet 560 . At this time, the near-infrared rays as the convergent light G pass through the leveling sheet 560 and are irradiated onto the granular material layer 21 , and the energy of the near-infrared rays is absorbed by the granular materials 211 . Then, as in the first embodiment, the surface portions 212 of the particles 211 irradiated with the convergent light G are melted, and the surface portions 212 of the particles 211 are fixed together.

次いで、粒状物層形成工程S101が再び行われた後には、減圧工程S101A及び光照射工程S102が再び行われる。そして、減圧ポンプ57による閉空間50内の真空引きは、均しシート560がステージ枠51の上端開口部512を閉口して粒状物層21が形成されるごとに行われる。こうして、粒状物層形成工程S101、減圧工程S101A及び光照射工程S102が繰り返し行われて、予備成形体2としての粒状物結合体が成形される。 Then, after the granular material layer forming step S101 is performed again, the decompression step S101A and the light irradiation step S102 are performed again. The closed space 50 is evacuated by the decompression pump 57 each time the leveling sheet 560 closes the upper end opening 512 of the stage frame 51 and the granular material layer 21 is formed. In this way, the granular material layer forming step S101, the decompression step S101A and the light irradiation step S102 are repeatedly performed, and the granular material combined body as the preform 2 is formed.

本形態の電磁波成形装置4及び樹脂成形方法については、実施形態1の場合と同様である。本形態の予備成形装置5及び予備成形方法における、その他の構成、作用効果等については、実施形態1の場合と同様である。また、本形態においても、実施形態1に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態1の場合と同様である。 The electromagnetic wave molding device 4 and resin molding method of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Other configurations, functions and effects of the preforming apparatus 5 and the preforming method of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Also, in this embodiment, the constituent elements indicated by the same reference numerals as those in the first embodiment are the same as those in the first embodiment.

本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本発明から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本発明の技術思想に含まれる。 The present invention is not limited to only each embodiment, and further different embodiments can be configured without departing from the scope of the invention. In addition, the present invention includes various modifications, modifications within the equivalent range, and the like. Furthermore, the technical idea of the present invention also includes combinations, forms, and the like of various components assumed from the present invention.

1 樹脂成形品
10 樹脂成形システム
2 予備成形体(粒状物結合体)
21 粒状物層
211 粒状物
22 スライス部
3 成形型
31,32 一対の型部
33 キャビティ
4 電磁波成形装置
41 真空ポンプ
42 電磁波発生器
44 誘電加熱器
5 予備成形装置
50 閉空間
51 ステージ枠
52 ステージ
53 光照射源
55 粒状物供給体
56 均し部材
560 均しシート
6 制御機器
1 Resin Molded Product 10 Resin Molding System 2 Preformed Body (Particulate Matter Combined Body)
21 granule layer 211 granule 22 slice part 3 mold 31, 32 pair of mold parts 33 cavity 4 electromagnetic wave molding device 41 vacuum pump 42 electromagnetic wave generator 44 dielectric heater 5 preforming device 50 closed space 51 stage frame 52 stage 53 Light irradiation source 55 granular material supplier 56 leveling member 560 leveling sheet 6 control device

Claims (16)

樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形する予備成形装置であって、
鉛直上側に開口部を有する枠形状に形成されたステージ枠と、
前記ステージ枠の内側に配置されるとともに、前記ステージ枠に対して鉛直方向に沿って相対的に昇降し、かつ、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有する粒状物が、粒状物層として規定厚みの範囲内に繰り返し層状に敷き詰められるステージと、
前記ステージ枠によって囲まれた前記ステージ上に前記粒状物を供給する粒状物供給体と、
可撓性の均しシートによって構成され、前記ステージ上に載置された前記粒状物を均して、前記粒状物層を形成するための均し部材と、
前記鉛直方向に対して直交する水平方向に平面形状を描くよう、前記ステージに対して相対的に収束光を移動させながら、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光を照射する光照射源と、
前記ステージへの前記粒状物層の積層と、前記光照射源による前記収束光の照射とを繰り返し交互に行うよう制御する制御機器と、を備え、
前記均しシートが前記ステージ枠の上端開口部を覆うように配置されるときに、前記粒状物層が形成され、
前記制御機器は、前記粒状物層における前記粒状物の表面部位が溶融し、前記表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、前記予備成形体としての粒状物結合体が成形されるよう、前記粒状物層への前記収束光の照射状態を制御するよう構成されている、予備成形装置。
A preforming apparatus for forming a preform used for molding a resin molded product,
a stage frame formed in a frame shape having an opening vertically upward;
Granules containing a resin that are arranged inside the stage frame, move up and down relative to the stage frame along the vertical direction, and have a maximum outer shape within a range of 0.5 to 5 mm. , a stage that is repeatedly spread in layers within a specified thickness range as a granular material layer;
a granular material supplier that supplies the granular material onto the stage surrounded by the stage frame;
a leveling member composed of a flexible leveling sheet for leveling the granular material placed on the stage to form the granular material layer;
a light irradiation source that irradiates the particulate matter layer on the stage with the convergent light while moving the convergent light relative to the stage so as to draw a planar shape in a horizontal direction perpendicular to the vertical direction; ,
a control device for controlling the stacking of the particulate material layer on the stage and the irradiation of the convergent light by the light irradiation source so as to be repeatedly and alternately performed;
the granular material layer is formed when the leveling sheet is arranged to cover the upper end opening of the stage frame;
The control device melts the surface portions of the granules in the granule layer so that the interfaces where the surface portions are in contact with each other adhere to each other to form the combined granules as the preform. A preforming device configured to control an irradiation state of the convergent light onto the particulate matter layer.
前記均しシートは、前記収束光を透過させる性質を有するとともに、前記ステージ枠の上端開口部を閉口して、前記粒状物層が内部に配置された、前記均しシート、前記ステージ枠及び前記ステージによって囲まれた閉空間を形成するよう構成されており、
前記閉空間が減圧された状態において、前記光照射源による前記収束光が、前記均しシートを介して前記粒状物層に照射される、請求項に記載の予備成形装置。
The leveling sheet has a property of transmitting the converged light, closes an upper end opening of the stage frame, and includes the granular material layer disposed therein, the leveling sheet, the stage frame, and the It is configured to form a closed space surrounded by stages,
2. The preforming apparatus according to claim 1 , wherein the convergent light from the light irradiation source is applied to the granular material layer through the leveling sheet while the closed space is decompressed.
樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形する予備成形装置であって、
鉛直上側に開口部を有する枠形状に形成されたステージ枠と、
前記ステージ枠の内側に配置されるとともに、前記ステージ枠に対して鉛直方向に沿って相対的に昇降し、かつ、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有する粒状物が、粒状物層として規定厚みの範囲内に繰り返し層状に敷き詰められるステージと、
前記鉛直方向に対して直交する水平方向に平面形状を描くよう、前記ステージに対して相対的に収束光を移動させながら、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光を照射する光照射源と、
前記ステージへの前記粒状物層の積層と、前記光照射源による前記収束光の照射とを繰り返し交互に行うよう制御する制御機器と、を備え、
前記光照射源は、前記収束光として、0.78~2μmの波長領域を含む近赤外線を、直径が1~10mmの範囲内のスポット光として、前記粒状物層の前記粒状物に照射するよう構成されており、
前記制御機器は、前記粒状物層における前記粒状物の表面部位が溶融し、前記表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、前記予備成形体としての粒状物結合体が成形されるよう、前記粒状物層への前記収束光の照射状態を制御するよう構成されている、予備成形装置。
A preforming apparatus for forming a preform used for molding a resin molded product,
a stage frame formed in a frame shape having an opening vertically upward;
Granules containing a resin that are arranged inside the stage frame, move up and down relative to the stage frame along the vertical direction, and have a maximum outer shape within a range of 0.5 to 5 mm. , a stage that is repeatedly spread in layers within a specified thickness range as a granular material layer;
a light irradiation source that irradiates the particulate matter layer on the stage with the convergent light while moving the convergent light relative to the stage so as to draw a planar shape in a horizontal direction perpendicular to the vertical direction; ,
a control device for controlling the stacking of the particulate material layer on the stage and the irradiation of the convergent light by the light irradiation source so as to be repeatedly and alternately performed;
The light irradiation source irradiates near-infrared rays including a wavelength region of 0.78 to 2 μm as the convergent light as spot light having a diameter of 1 to 10 mm to the particles of the particle layer. is composed of
The control device melts the surface portions of the granules in the granule layer so that the interfaces where the surface portions are in contact with each other adhere to each other to form the combined granules as the preform. A preforming device configured to control an irradiation state of the convergent light onto the particulate matter layer.
前記制御機器は、前記光照射源の前記収束光によって前記粒状物層に与えられるエネルギーを、前記粒状物の表面部位のみが溶融する大きさになるよう制御する、請求項1~3のいずれか1項に記載の予備成形装置。 4. The control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device controls the energy applied to the particulate material layer by the convergent light of the light irradiation source so that only surface portions of the particulate material are melted. 2. A preforming apparatus according to claim 1 . 前記制御機器は、前記光照射源の前記収束光を、前記ステージにおける前記粒状物層に、成形する前記予備成形体の輪郭形状に沿って照射し、前記粒状物の前記表面部位同士が環形状に固着された環固着部を形成するとともに、前記環固着部の内側に前記粒状物が内包された前記粒状物結合体を成形するよう構成されている、請求項1~4のいずれか1項に記載の予備成形装置。 The control device irradiates the convergent light of the light irradiation source onto the granular material layer on the stage along the contour shape of the preform to be molded, and the surface portions of the granular material are formed in a ring shape. 5. Any one of claims 1 to 4 , which is configured to form a ring fixing portion fixed to the ring fixing portion, and to mold the particulate matter combined body in which the particulate matter is enclosed inside the ring fixing portion A preforming apparatus as described in . 請求項1~のいずれか1項に記載された予備成形装置を含み、
前記予備成形体から前記樹脂成形品が成形されるキャビティを有する絶縁性の成形型と、
前記成形型に照射又は印加される電磁波によって、前記成形型を介して前記キャビティ内の前記予備成形体を加熱して溶融させる電磁波発生装置と、を備える、樹脂成形システム。
A preforming device according to any one of claims 1 to 5 ,
an insulating mold having a cavity in which the resin molded product is molded from the preform;
and an electromagnetic wave generator that heats and melts the preform in the cavity through the mold by electromagnetic waves irradiated or applied to the mold.
樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形する予備成形装置であって、
鉛直上側に開口部を有する枠形状に形成されたステージ枠と、
前記ステージ枠の内側に配置されるとともに、前記ステージ枠に対して鉛直方向に沿って相対的に昇降し、かつ、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有する粒状物が、粒状物層として規定厚みの範囲内に繰り返し層状に敷き詰められるステージと、
前記鉛直方向に対して直交する水平方向に平面形状を描くよう、前記ステージに対して相対的に収束光を移動させながら、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光を照射する光照射源と、
前記ステージへの前記粒状物層の積層と、前記光照射源による前記収束光の照射とを繰り返し交互に行うよう制御するとともに、前記粒状物層における前記粒状物の表面部位が溶融し、前記表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、前記予備成形体としての粒状物結合体が成形されるよう、前記粒状物層への前記収束光の照射状態を制御するよう構成された制御機器と、を備える予備成形装置を含み、
前記予備成形体から前記樹脂成形品が成形されるキャビティを有する絶縁性の成形型と、
前記成形型に照射又は印加される電磁波によって、前記成形型を介して前記キャビティ内の前記予備成形体を加熱して溶融させる電磁波発生装置と、を備える、樹脂成形システム。
A preforming apparatus for forming a preform used for molding a resin molded product,
a stage frame formed in a frame shape having an opening vertically upward;
Granules containing a resin that are arranged inside the stage frame, move up and down relative to the stage frame along the vertical direction, and have a maximum outer shape within a range of 0.5 to 5 mm. , a stage that is repeatedly spread in layers within a specified thickness range as a granular material layer;
a light irradiation source that irradiates the particulate matter layer on the stage with the convergent light while moving the convergent light relative to the stage so as to draw a planar shape in a horizontal direction perpendicular to the vertical direction; ,
The stacking of the particulate material layer on the stage and the irradiation of the convergent light by the light irradiation source are controlled to be repeated and alternately performed, and the surface portion of the particulate material in the particulate material layer is melted, and the surface of the particulate material is melted. a control device configured to control the state of irradiation of the convergent light onto the granular material layer so that the interfaces where the parts are in contact with each other adhere to each other and the granular material combined body as the preformed body is formed; a preforming device comprising a
an insulating mold having a cavity in which the resin molded product is molded from the preform;
and an electromagnetic wave generator that heats and melts the preform in the cavity through the mold by electromagnetic waves irradiated or applied to the mold.
樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形する予備成形方法であって、
ステージ枠の内側に配置されたステージに、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有する粒状物が、規定厚みの範囲内に層状に敷き詰められた粒状物層が形成される粒状物層形成工程と、
前記ステージに対して光照射源による収束光が平面形状を描くように相対的に移動しながら、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光が照射される光照射工程と、を含み、
前記粒状物層形成工程においては、可撓性の均しシートによって、前記ステージ上又は前記ステージ上の前記粒状物層の表面に載置された前記粒状物が均され、前記均しシートが前記ステージ枠の上端開口部を覆うように配置されるときに、前記粒状物層が形成され、
前記粒状物層形成工程による前記粒状物層の積層と、前記光照射工程による前記収束光の照射とが繰り返し行われ、前記粒状物層における前記粒状物の表面部位が溶融し、前記表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、前記予備成形体としての粒状物結合体が成形される、予備成形方法。
A preforming method for forming a preform used for forming a resin molded product,
On the stage arranged inside the stage frame, a granule layer is formed in which granules containing resin and having a maximum outer diameter within the range of 0.5 to 5 mm are spread in layers within the range of a specified thickness. a particulate matter layer forming step;
a light irradiation step of irradiating the particulate matter layer on the stage with the converged light while the converged light from the light irradiation source moves relative to the stage so as to draw a planar shape;
In the granular material layer forming step, the granular material placed on the stage or on the surface of the granular material layer on the stage is leveled by a flexible leveling sheet, and the leveling sheet is leveled by the leveling sheet. The granular material layer is formed when arranged to cover the upper end opening of the stage frame,
The stacking of the particulate layer in the particulate layer forming step and the irradiation of the convergent light in the light irradiation step are repeated, and the surface portions of the particulate matter in the particulate matter layer are melted, and the surface portions of the particulate matter are melted. are fixed to each other at their interfaces to form a combined particulate material as the preform.
前記均しシートは、前記収束光を透過させる性質を有しており、
前記光照射工程においては、前記均しシートを介して、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光が照射される、請求項に記載の予備成形方法。
The leveling sheet has a property of transmitting the converged light,
9. The preforming method according to claim 8 , wherein in said light irradiation step, said convergent light is irradiated onto said granular material layer on said stage through said leveling sheet.
前記粒状物層形成工程においては、前記均しシートが、記ステージ枠の上端開口部を閉口するよう配置されて、前記粒状物層が内部に配置された、前記均しシート、前記ステージ枠及び前記ステージによって囲まれた閉空間が形成され、
前記粒状物層形成工程の後であって前記光照射工程の前には、前記閉空間内の真空引きが行われることにより、前記均しシートが前記ステージ枠の上端面に引き寄せられて、減圧状態の前記閉空間が形成される減圧工程が行われる、請求項8又は9に記載の予備成形方法。
In the granular material layer forming step, the leveling sheet is arranged to close the upper end opening of the stage frame, and the granular material layer is arranged inside the leveling sheet, the stage frame, and A closed space surrounded by the stage is formed,
After the granular material layer forming step and before the light irradiation step, the closed space is evacuated, so that the leveling sheet is attracted to the upper end surface of the stage frame and the pressure is reduced. 10. The preforming method according to claim 8 or 9 , wherein a depressurization step is performed in which the closed space in a state is formed.
樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形する予備成形方法であって、
ステージ枠の内側に配置されたステージに、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有する粒状物が、規定厚みの範囲内に層状に敷き詰められた粒状物層が形成される粒状物層形成工程と、
前記ステージに対して光照射源による収束光が平面形状を描くように相対的に移動しながら、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光が照射される光照射工程と、を含み、
前記光照射工程においては、前記光照射源による前記収束光は、0.78~2μmの波長領域を含む近赤外線によって構成された、直径が1~10mmの範囲内のスポット光として、前記粒状物層の前記粒状物に照射され、
前記粒状物層形成工程による前記粒状物層の積層と、前記光照射工程による前記収束光の照射とが繰り返し行われ、前記粒状物層における前記粒状物の表面部位が溶融し、前記表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、前記予備成形体としての粒状物結合体が成形される、予備成形方法。
A preforming method for forming a preform used for forming a resin molded product,
On the stage arranged inside the stage frame, a granule layer is formed in which granules containing resin and having a maximum outer diameter within the range of 0.5 to 5 mm are spread in layers within the range of a specified thickness. a particulate matter layer forming step;
a light irradiation step of irradiating the particulate matter layer on the stage with the converged light while the converged light from the light irradiation source moves relative to the stage so as to draw a planar shape;
In the light irradiation step, the convergent light from the light irradiation source is a spot light having a diameter within the range of 1 to 10 mm, which is composed of near-infrared rays including a wavelength range of 0.78 to 2 μm. irradiating the grains of the layer;
The stacking of the particulate layer in the particulate layer forming step and the irradiation of the convergent light in the light irradiation step are repeated, and the surface portions of the particulate matter in the particulate matter layer are melted, and the surface portions of the particulate matter are melted. are fixed to each other at their interfaces to form a combined particulate material as the preform.
前記光照射工程においては、前記光照射源の前記収束光によって前記粒状物に与えられるエネルギーが、前記粒状物の表面部位のみが溶融する大きさに設定される、請求項8~11のいずれか1項に記載の予備成形方法。 12. The light irradiation step according to any one of claims 8 to 11 , wherein the energy applied to the granular material by the convergent light of the light irradiation source is set to a magnitude that melts only the surface portion of the granular material. The preforming method according to item 1 . 前記光照射工程においては、前記光照射源の前記収束光が、前記ステージにおける前記粒状物層に、成形する前記予備成形体の輪郭形状に沿って照射され、前記粒状物の前記表面部位同士が環形状に固着された環固着部が形成され、
前記粒状物層形成工程による前記粒状物層の積層と、前記光照射工程による前記収束光の照射とが繰り返し行われたときには、前記環固着部の内側に前記粒状物が内包された前記粒状物結合体が成形される、請求項8~12のいずれか1項に記載の予備成形方法。
In the light irradiation step, the convergent light from the light irradiation source is irradiated onto the granular material layer on the stage along the contour shape of the preform to be molded, and the surface portions of the granular material are aligned. a ring-shaped fixed portion is formed, and
When the lamination of the particulate layer by the particulate layer forming step and the irradiation of the convergent light by the light irradiation step are repeated, the particulate matter in which the particulate matter is enclosed inside the ring fixing portion. A preforming method according to any one of claims 8 to 12 , wherein the combined body is formed.
前記粒状物は、融点が存在する結晶性樹脂によって構成されている、請求項8~13のいずれか1項に記載の予備成形方法。 14. The preforming method according to any one of claims 8 to 13 , wherein the granular material is composed of a crystalline resin having a melting point. 請求項8~14のいずれか1項に記載された予備成形方法を含み、
成形型内に前記予備成形体が配置される配置工程と、
前記成形型を透過した電磁波、又は一対の電極によって印加される電磁波としての交番電界によって前記予備成形体が加熱されて溶融し、前記予備成形体を構成する前記粒状物によって前記成形型内に形成された隙間がなくなるように、溶融した材料が前記成形型内に充填される充填工程と、
前記溶融した材料が前記成形型内において冷却されて固化し、前記材料が一体化された樹脂成形品が前記成形型内に成形される冷却工程と、を含む樹脂成形方法。
A preforming method according to any one of claims 8 to 14 ,
a placement step of placing the preform in a mold;
The preform is heated and melted by an electromagnetic wave transmitted through the mold or an alternating electric field as an electromagnetic wave applied by a pair of electrodes, and formed in the mold by the granules constituting the preform. a filling step in which the molten material is filled into the mold so that the gaps formed are eliminated;
a cooling step in which the molten material is cooled and solidified in the molding die, and a resin molded article in which the material is integrated is molded in the molding die.
樹脂成形品の成形に用いられる予備成形体を成形する予備成形方法であって、
ステージ枠の内側に配置されたステージに、最大外形が0.5~5mmの範囲内の、樹脂を含有する粒状物が、規定厚みの範囲内に層状に敷き詰められた粒状物層が形成される粒状物層形成工程と、
前記ステージに対して光照射源による収束光が平面形状を描くように相対的に移動しながら、前記ステージにおける前記粒状物層に前記収束光が照射される光照射工程と、を有し、
前記粒状物層形成工程による前記粒状物層の積層と、前記光照射工程による前記収束光の照射とが繰り返し行われ、前記粒状物層における前記粒状物の表面部位が溶融し、前記表面部位同士が接触する界面が互いに固着して、前記予備成形体としての粒状物結合体が成形される、予備成形方法を含み、
成形型内に前記予備成形体が配置される配置工程と、
前記成形型を透過した電磁波、又は一対の電極によって印加される電磁波としての交番電界によって前記予備成形体が加熱されて溶融し、前記予備成形体を構成する前記粒状物によって前記成形型内に形成された隙間がなくなるように、溶融した材料が前記成形型内に充填される充填工程と、
前記溶融した材料が前記成形型内において冷却されて固化し、前記材料が一体化された樹脂成形品が前記成形型内に成形される冷却工程と、を含む樹脂成形方法。
A preforming method for forming a preform used for forming a resin molded product,
On the stage arranged inside the stage frame, a granule layer is formed in which granules containing resin and having a maximum outer diameter within the range of 0.5 to 5 mm are spread in layers within the range of a specified thickness. a particulate matter layer forming step;
a light irradiation step of irradiating the particulate matter layer on the stage with the converged light while moving relative to the stage so that the converged light from the light irradiation source draws a planar shape;
The stacking of the particulate layer in the particulate layer forming step and the irradiation of the convergent light in the light irradiation step are repeated, and the surface portions of the particulate matter in the particulate matter layer are melted, and the surface portions of the particulate matter are melted. a preforming method in which interfaces where the contacting are fixed to each other to form a combined granular material as the preform,
a placement step of placing the preform in a mold;
The preform is heated and melted by an electromagnetic wave transmitted through the mold or an alternating electric field as an electromagnetic wave applied by a pair of electrodes, and formed in the mold by the granules constituting the preform. a filling step in which the molten material is filled into the mold so that the gaps formed are eliminated;
a cooling step in which the molten material is cooled and solidified in the molding die, and a resin molded article in which the material is integrated is molded in the molding die.
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