JP7344603B2 - Electromagnetic wave shaping device and electromagnetic wave shaping method - Google Patents
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Description
本発明は、電磁波成形装置及び電磁波成形方法に関する。 The present invention relates to an electromagnetic wave shaping device and an electromagnetic wave shaping 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 molded products such as thermoplastic resin include injection molding, blow molding, press molding, and the like. In these molding methods, a metal mold is used. When manufacturing molds, 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 allows thermoplastic resin to be molded without using a mold, there is an additive manufacturing method known as a 3D printer or the like. Although the additive manufacturing method does not require a mold, it has a characteristic weakness due to the fact that the laminated interface remains in the resin molded product. As a molding method that overcomes the weaknesses of these molding methods, there is, for example, a thermoplastic resin molding method using a mold made of a non-metallic material and electromagnetic waves, as shown in
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
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。
In addition, in the method for molding a thermoplastic resin molded product of
特許文献１においては、ゴム型の全体が圧力容器内に配置され、圧力容器に接続された真空手段によって圧力容器内を減圧することにより、ゴム型のキャビティ内も減圧して、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。この場合には、ゴム型の外表面及びキャビティ内のいずれも減圧状態となるため、ゴム型を構成する一対のゴム型部が開かないようにするための型締め力を別途付与する必要がある。
In
一方、特許文献２においては、ゴム型のキャビティに真空手段が接続されて、キャビティ内が直接減圧される。これにより、ゴム型の外表面には大気圧が作用する一方、キャビティ内が減圧状態になり、ゴム型を構成する一対のゴム型部に型締め力を作用させることができる。
On the other hand, in
しかし、特許文献２に示される、真空手段によってゴム型のキャビティ内を直接減圧する方法によると、キャビティ内を減圧することが困難になる場合があることが判明した。例えば、成形する成形品が大型化する場合、成形する成形品の形状が複雑化する場合等には、ゴム型等の成形型を３つ以上の分割型部に分割することが想定される。この場合に、３つ以上の分割型部同士の間の分割面（又はパーティングライン）が広範囲に配置され、分割面の全体を閉じることが難しくなる。
However, according to the method disclosed in
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、減圧バッグによって成形型の型締め及び成形型のキャビティ内の減圧状態の維持の両方を行うことができるとともに、成形する成形体のサイズ、形状等の自由度を高めることができる電磁波成形装置及び電磁波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 these problems, and it is possible to both clamp the mold and maintain the reduced pressure state in the cavity of the mold using a vacuum bag, and also to adjust the size and shape of the molded product to be molded. This was obtained in an attempt to provide an electromagnetic wave shaping device and an electromagnetic wave shaping method that can increase the degree of freedom such as.
本発明の第１態様は、
成形用材料から成形体が成形されるキャビティ、及び前記キャビティと外表面とに繋がる減圧経路を有する成形型と、
可撓性を有するシート材によって袋形状に形成され、前記成形型を内部に収容する減圧バッグと、
前記キャビティ内の成形用材料及び前記成形型の少なくとも一方を加熱する加熱源と、
前記減圧バッグ内を減圧するとともに、前記減圧経路を介して前記キャビティ内を減圧する減圧ポンプと、
前記減圧バッグ内に一部が配置され、前記減圧経路と前記減圧ポンプとに接続された減圧配管と、を備え、
前記減圧配管には、前記減圧バッグによって閉じられることなく前記減圧ポンプによって前記キャビティ内を減圧するために用いられる先端開口と、前記減圧ポンプによって前記減圧バッグ内を減圧するために用いられ、前記減圧バッグ内が減圧されたときに前記減圧バッグによって閉じられる通気孔とが形成されている、電磁波成形装置にある。
The first aspect of the present invention is
a mold having a cavity in which a molded body is molded from a molding material, and a depressurization path connecting the cavity and an outer surface;
a vacuum bag formed into a bag shape from a flexible sheet material and housing the mold therein;
a heating source that heats at least one of the molding material in the cavity and the mold;
a pressure reduction pump that reduces the pressure inside the vacuum bag and reduces the pressure inside the cavity via the pressure reduction path;
a vacuum pipe partially disposed within the vacuum bag and connected to the vacuum path and the vacuum pump,
The decompression piping has a tip opening that is not closed by the decompression bag and is used to depressurize the inside of the cavity by the decompression pump, and a tip opening that is used to depressurize the inside of the decompression bag by the decompression pump, and The electromagnetic wave shaping device is provided with a vent hole that is closed by the vacuum bag when the pressure inside the bag is reduced.
本発明の第２態様は、
可撓性を有するシート材によって袋形状に形成された減圧バッグ内に、成形用材料がキャビティ内に配置された成形型が配置される配置工程と、
前記減圧バッグ内及び前記キャビティ内が減圧され、前記減圧バッグが前記成形型に密着して前記減圧バッグによる型締め力が前記成形型に作用する減圧工程と、
前記キャビティ内の成形用材料及び前記成形型の少なくとも一方が加熱されて、前記キャビティ内の成形用材料が溶融する加熱工程と、
前記型締め力が前記成形型に作用する状態において、前記キャビティ内の溶融した成形用材料が冷却されて成形体が成形される冷却工程と、を含み、
前記配置工程においては、前記成形型における前記キャビティに繋がる減圧経路と、前記減圧バッグの外部に配置された減圧ポンプとに接続され、前記キャビティ内を減圧するための先端開口及び前記減圧バッグ内を減圧するための通気孔が形成された減圧配管の一部が、前記減圧バッグ内に配置され、
前記減圧工程においては、前記通気孔を介して前記減圧バッグ内が減圧されるとともに前記先端開口及び前記減圧経路を介して前記キャビティ内が減圧された後、前記減圧バッグによって前記通気孔が閉じられて、前記先端開口及び前記減圧経路を介して前記キャビティ内が減圧される、電磁波成形方法にある。
The second aspect of the present invention is
a placement step in which a mold in which a molding material is placed in a cavity is placed in a vacuum bag formed into a bag shape using a flexible sheet material;
a depressurization step in which the inside of the decompression bag and the cavity are depressurized, the decompression bag is brought into close contact with the mold, and a mold clamping force by the decompression bag acts on the mold;
a heating step in which at least one of the molding material in the cavity and the mold is heated to melt the molding material in the cavity;
a cooling step in which the molten molding material in the cavity is cooled to form a molded object in a state where the mold clamping force acts on the mold;
In the arranging step, a depressurization path connected to the cavity in the mold and a decompression pump placed outside the decompression bag are connected, and a tip opening for depressurizing the inside of the cavity and a depressurization pump disposed outside the decompression bag are provided. A part of the vacuum piping in which a vent for reducing the pressure is formed is disposed within the vacuum bag,
In the pressure reduction step, the pressure inside the vacuum bag is reduced through the ventilation hole, and the pressure inside the cavity is also reduced through the tip opening and the pressure reduction path, and then the ventilation hole is closed by the pressure reduction bag. In the electromagnetic wave shaping method, the pressure inside the cavity is reduced through the tip opening and the pressure reduction path.
（第１態様の電磁波成形装置）
前記電磁波成形装置は、可撓性を有するシート材によって袋状に形成された減圧バッグを用いることにより、成形型の型締め及び成形型のキャビティ内の減圧状態の維持の両方を可能にし、大型、複雑形状等の成形体の成形を可能にする。
(Electromagnetic wave shaping device of the first aspect)
The electromagnetic wave molding device uses a vacuum bag formed into a bag shape from a flexible sheet material, thereby making it possible to both clamp the mold and maintain the vacuum state in the cavity of the mold. , making it possible to mold objects with complex shapes.
成形体を成形する際には、減圧バッグ内に、成形用材料がキャビティ内に配置された成形型が配置され、減圧ポンプによって減圧バッグ内及びキャビティ内が減圧される。そして、減圧バッグ内の気体が外部に排出されることにより、減圧バッグが潰れて成形型に密着し、減圧バッグによる型締め力が成形型に作用する。 When molding a molded article, a mold with a molding material disposed in a cavity is placed in a vacuum bag, and the pressure inside the vacuum bag and the cavity is reduced by a vacuum pump. Then, as the gas in the vacuum bag is discharged to the outside, the vacuum bag collapses and comes into close contact with the mold, and the clamping force of the vacuum bag acts on the mold.
これにより、成形型には、減圧バッグに囲まれた種々の方向から型締め力が作用する。そして、成形型のキャビティ内から成形体を取り出すために、成形型に形成された分割面の全体を適切に閉じることができる。そのため、例えば３つ以上の分割型部に分割された成形型が用いられて、大型、複雑形状等の成形体が成形される場合であっても、減圧バッグによって成形型に型締め力が適切に作用する。 As a result, clamping forces act on the mold from various directions surrounded by the vacuum bag. Then, in order to take out the molded object from the cavity of the mold, the entire dividing surface formed in the mold can be appropriately closed. Therefore, even if a mold that is divided into three or more split mold parts is used to mold a large, complex-shaped molded object, the vacuum bag will ensure that the clamping force is appropriate for the mold. It acts on
また、減圧バッグによる成形型の型締めが行われた状態において、加熱源によってキャビティ内の成形用材料及び成形型の少なくとも一方が加熱される。そして、キャビティ内の成形用材料が発熱し、又はキャビティ内の成形用材料が成形型からの伝熱によって加熱されて、成形用材料が溶融する。その後、成形用材料が冷却されて固化し、成形体が得られる。 Further, in a state where the mold is clamped by the vacuum bag, at least one of the molding material and the mold in the cavity is heated by the heat source. Then, the molding material in the cavity generates heat, or the molding material in the cavity is heated by heat transfer from the mold, and the molding material melts. Thereafter, the molding material is cooled and solidified to obtain a molded body.
それ故、前記電磁波成形装置によれば、減圧バッグによって成形型の型締め及び成形型のキャビティ内の減圧状態の維持の両方を行うことができるとともに、成形する成形体のサイズ、形状等の自由度を高めることができる。 Therefore, according to the electromagnetic wave forming apparatus, it is possible to both clamp the mold and maintain the reduced pressure state in the cavity of the mold using the vacuum bag, and at the same time, it is possible to have freedom in the size, shape, etc. of the molded product to be molded. You can increase the degree.
（第２態様の電磁波成形方法）
前記電磁波成形方法においては、配置工程、減圧工程、加熱工程及び冷却工程が行われて、成形用材料から成形体が成形される。特に、減圧工程においては、可撓性を有するシート材によって袋状に形成された減圧バッグが用いられて、成形型の型締め及び成形型のキャビティ内の減圧状態の維持の両方が行われる。
(Electromagnetic wave shaping method of second aspect)
In the electromagnetic wave forming method, a placement step, a pressure reduction step, a heating step, and a cooling step are performed to form a molded body from the molding material. Particularly, in the depressurization process, a decompression bag formed in a bag shape from a flexible sheet material is used to both clamp the mold and maintain the depressurized state in the cavity of the mold.
それ故、前記電磁波成形方法によれば、前記電磁波成形装置の場合と同様に、減圧バッグによって成形型の型締め及び成形型のキャビティ内の減圧状態の維持の両方を行うことができるとともに、成形する成形体のサイズ、形状等の自由度を高めることができる。 Therefore, according to the electromagnetic wave forming method, as in the case of the electromagnetic wave forming apparatus, it is possible to both clamp the mold and maintain the reduced pressure state in the cavity of the mold using the vacuum bag, and also to perform molding. It is possible to increase the degree of freedom in determining the size, shape, etc. of the molded product.
前述した電磁波成形装置及び電磁波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＞
本形態の電磁波成形装置１は、図１～図３及び図１０～図１２に示すように、成形型２、減圧バッグ３、加熱源６Ａ，６Ｂ及び減圧ポンプ４を備える。成形型２は、成形用材料８０から成形体８が成形されるキャビティ２０と、キャビティ２０と外表面２０１とに繋がる減圧経路２２とを有する。減圧バッグ３は、可撓性を有するシート材３０によって袋形状に形成されており、成形型２を内部に収容する。加熱源６Ａ，６Ｂは、キャビティ２０内の成形用材料８０及び成形型２の少なくとも一方を加熱する。減圧ポンプ４は、減圧バッグ３内を減圧するとともに、減圧経路２２を介してキャビティ２０内を減圧する。
Preferred embodiments of the electromagnetic wave shaping device and electromagnetic wave shaping method described above will be described with reference to the drawings.
<
The electromagnetic
まず、電磁波成形装置１について詳説する。
図８に示すように、電磁波成形装置１は、例えば、成形体８を少量生産する用途、金型の製作に不向きな複雑形状を有する成形体８を成形する用途、大型の成形体８を成形する用途等に用いてもよい。電磁波成形装置１は、例えば、車両、電化製品、種々の試作品等として用いられる成形体８を成形するために用いてもよい。図８には、電磁波成形装置１によって成形する成形体８の一例を概略的に示す。
First, the electromagnetic
As shown in FIG. 8, the electromagnetic
（成形型２）
図４に示すように、成形型２は、金属以外の絶縁性を有する種々の材料によって構成される。成形型２には、電磁波Ｘの照射、交番電界Ｙの印加等を受けたときに、成形用材料８０と異なる加熱特性を有し、かつ成形された成形体８を離型可能な性質を有する種々の材料が用いられる。成形型２は、例えば、ゴム材料によって形成されたゴム型、樹脂材料によって形成された樹脂型、セラミックス材料によって構成されたセラミックス型、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等によって構成してもよい。
(Mold 2)
As shown in FIG. 4, the
ゴム材料には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等があり、樹脂材料には、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等があり、セラミックス材料には、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物などの無機化合物の成形体８（焼結体）等がある。 Rubber materials include silicone rubber and fluorine rubber, resin materials include photocurable resins, thermosetting resins, thermoplastic resins, etc., and ceramic materials include oxides, carbides, nitrides, and boron. There is a molded body 8 (sintered body) of an inorganic compound such as a compound.
成形型２は、成形用材料８０に比べて電磁波Ｘを吸収しにくい材料、成形用材料８０に比べて電磁波Ｘを吸収しやすい材料、成形用材料８０に比べて誘電損失が小さい材料、成形用材料８０に比べて誘電損失が大きい材料等によって成形することができる。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
成形型２は、成形体８の形状を有するマスターモデルの形状を転写して成形してもよく、３Ｄプリンター等によって三次元形状に形成してもよい。３Ｄプリンターによって成形型２を形成する場合には、キャビティ２０を形成する成形面２０２に残された、積層による段差形状が平滑になる加工を加えることができる。
The
図４に示すように、成形型２は、２つの分割型部２１に分割して形成してもよく、３つ以上の分割型部２１に分割して形成してもよい。分割型部２１同士の間には、パーティングラインを構成する分割面２０４が形成されている。成形型２は、図４に示すように、複数の分割型部２１の互いの位置が固定された固定型としてもよく、図９に示すように、複数の分割型部２１の互いの位置が相対的に変化してキャビティ２０の容積を縮小可能な可動型としてもよい。
As shown in FIG. 4, the
成形型２は、全体が同じ材料によって形成された単一型としてもよく、部分的に異なる材料が用いられた複合型としてもよい。複合型は、例えば、図５に示すように、キャビティ２０を形成する成形面２０２に沿って形成された成形表面層２１１と、成形型２の成形表面層２１１以外の部分としての一般部２１０とによって形成してもよい。この場合に、成形表面層２１１は、一般部２１０に比べて電磁波Ｘを吸収しやすい材料又は誘電損失が大きい材料によって構成する。成形表面層２１１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。
The
成形型２のキャビティ２０の形状、換言すれば電磁波成形装置１によって成形する成形体８の形状は、製品として用いられる種々の樹脂の成形部品の形状にすることができる。キャビティ２０の形状は、種々の形状にしてもよく、例えば、車両のボディの形状、種々のケースの形状、機能部品の形状、円柱、角柱等としてもよい。
The shape of the
図４に示すように、成形型２には、成形する成形体８の形状に沿った空間であるキャビティ２０と、キャビティ２０の適宜箇所に繋がって、キャビティ２０内を真空引きするときの真空引き通路となる減圧経路２２とが形成されている。成形型２の複数の分割型部２１は、キャビティ２０内に成形された成形体８の取り出しが可能となる状態で分割されている。
As shown in FIG. 4, the
減圧経路２２は、キャビティ２０の成形面２０２と成形型２の外表面２０１とを、１箇所において繋ぐだけでなく、複数箇所において繋いでいてもよい。減圧経路２２は、キャビティ２０における容積が大きな部位の成形面２０２に開口するように形成してもよい。また、減圧経路２２は、キャビティ２０の成形面２０２における、成形用材料８０が充填されにくい部位又はキャビティ２０内のガス（残留気体）が抜けにくい部位に開口するように形成してもよい。
The
減圧経路２２を形成するこれらの部位としては、例えば、図１に示すように、キャビティ２０における行き詰まりとなる端部２０３等がある。なお、成形型２の外表面２０１とは、成形型２の外側に位置する表面のことをいう。キャビティ２０内のガスには、空気の他、樹脂等から気化してキャビティ２０内に残留する物質等がある。
These parts forming the
成形型２が弾性変形可能なゴム材料によって形成された場合には、減圧バッグ３による型締め力を受けて成形型２が変形してもよい。成形型２が変形する際には、キャビティ２０の容積が縮小し、キャビティ２０内に残留するガスが抜き出され、キャビティ２０内に成形する成形体８の形状が整えられる。
When the
図９に示すように、成形型２を構成する複数の分割型部２１は、キャビティ２０の容積を縮小させるように相対移動可能にしてもよい。キャビティ２０は、複数の分割型部２１同士の間に形成される。分割型部２１同士が組み合わさってキャビティ２０が形成された状態においては、減圧バッグ３による型締め力を受けて分割型部２１同士が互いに接近すると、キャビティ２０の容積が縮小される。一方、成形体８の成形後に分割型部２１同士が互いに離されたときには、キャビティ２０内から、成形された成形体８が取り出される。
As shown in FIG. 9, the plurality of
（成形用材料８０）
図１及び図２に示すように、成形用材料８０の種類は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の樹脂の他、金属化合物等を含むセラミックス粒子等としてもよい。セラミックス粒子には、熱可塑性樹脂等の樹脂のバインダーが含有されていてもよい。成形用材料８０の形態は、不定形の粒子、所定形状を有する固形物、加熱溶融された液状物等としてもよい。また、粒子、固形物、液状物等の形態を有する成形用材料８０は、互いに組み合わされて用いられてもよい。
(Molding material 80)
As shown in FIGS. 1 and 2, the type of
粒状又は固形状の成形用材料８０が用いられる場合には、減圧バッグ３内に成形型２が配置される前に、成形用材料８０が成形型２のキャビティ２０内に配置されていてもよい。また、粒状又は液状の成形用材料８０は、減圧バッグ３内に配置された成形型２のキャビティ２０内に投入してもよい。また、粒状又は固形状の成形用材料８０の一部を、減圧バッグ３の外部において成形型２のキャビティ２０内に配置し、粒状の成形用材料８０の残部又は液状の成形用材料８０は、減圧バッグ３内に配置された成形型２のキャビティ２０内に配置してもよい。
When a granular or
（加熱源６Ａ，６Ｂ）
図１及び図３に示すように、加熱源６Ａ，６Ｂは、減圧バッグ３の表面に電磁波Ｘを照射する電磁波照射源６Ａ、又は、図１２に示すように、成形型２の両側に配置された一対の電極６１間に加わる交流電圧によって、キャビティ２０内の成形用材料８０及び成形型２に交番電界Ｙを印加する誘電加熱源６Ｂによって構成されている。電磁波照射源６Ａは、電磁波Ｘとしての近赤外線又はマイクロ波を用いたものとし、誘電加熱源６Ｂは、一対の電極６１によって交番電界Ｙを発生させる、電磁波としての高周波を用いたものとする。図１～図３は、電磁波照射源６Ａが用いられた電磁波成形装置１について示し、図１０～図１２は、誘電加熱源６Ｂが用いられた電磁波成形装置１について示す。
(
As shown in FIGS. 1 and 3, the
近赤外線は、０．７８μｍ～２μｍの波長領域を含む電磁波Ｘとして表され、マイクロ波は、０．１ｍｍ～１ｍの波長領域を含む電磁波Ｘとして表され、高周波は、１ｍ～１００ｍの波長領域を含む電磁波として表される。加熱源６Ａ，６Ｂは、成形用材料８０、成形型２及び減圧バッグ３の各材質に応じて、最適なものが選択される。
Near-infrared rays are expressed as electromagnetic waves X that include a wavelength range of 0.78 μm to 2 μm, microwaves are expressed as electromagnetic waves X that include a wavelength range of 0.1 mm to 1 m, and high frequency waves include a wavelength range of 1 m to 100 m. expressed as electromagnetic waves containing The
成形用材料８０に比べて成形型２及び減圧バッグ３が近赤外線を透過しやすい性質を有する場合には、図１及び図３に示すように、近赤外線を利用した電磁波照射源６Ａを用いてもよい。この場合は、例えば、成形型２及び減圧バッグ３に透明又は半透明のゴム材料を用い、成形用材料８０に不透明の樹脂材料を用いる場合として想定される。この場合には、減圧バッグ３の表面から成形型２及び成形用材料８０に向けて近赤外線が照射され、減圧バッグ３及び成形型２を透過した近赤外線が成形用材料８０に吸収されて、成形用材料８０が発熱し加熱される。
When the
一方、近赤外線を利用した電磁波照射源６Ａは、成形用材料８０及び一般部２１０に比べて近赤外線を吸収しやすい成形表面層２１１が成形型２に形成されている場合に用いてもよい。この場合には、成形用材料８０は、近赤外線によって発熱した成形表面層２１１からの熱伝導を受けて加熱される。
On the other hand, the electromagnetic
成形用材料８０の誘電損失が成形型２及び減圧バッグ３の誘電損失に比べて大きい場合には、図１及び図３に示すように、マイクロ波を利用した電磁波照射源６Ａを用いてもよい。この場合は、例えば、成形用材料８０に誘電性を高くするための物質が添加された場合として想定される。この場合には、減圧バッグ３の表面から成形型２及び成形用材料８０に向けてマイクロ波が照射され、減圧バッグ３及び成形型２を透過したマイクロ波が成形用材料８０に吸収されて、誘電損失によって成形用材料８０が発熱し加熱される。また、この場合には、成形用材料８０は、マイクロ波によって発熱した成形型２からの熱伝導を受けて加熱されてもよい。
If the dielectric loss of the
一方、マイクロ波を利用した電磁波照射源６Ａは、成形用材料８０及び一般部２１０に比べて誘電損失が大きい成形表面層２１１が成形型２に形成されている場合、又は成形用材料８０の誘電損失に比べて成形型２の誘電損失が大きい場合に用いてもよい。これらの場合には、成形用材料８０は、誘電損失によって発熱した成形表面層２１１又は成形型２からの熱伝導を受けて加熱される。
On the other hand, the electromagnetic
成形用材料８０の誘電損失が成形型２及び減圧バッグ３の誘電損失に比べて大きい場合には、図１２に示すように、高周波を利用した誘電加熱源６Ｂを用いてもよい。この場合は、例えば、成形用材料８０に誘電性を高くするための物質が添加された場合として想定される。この場合には、成形型２が収容された減圧バッグ３の両側に配置された一対の電極６１に高周波の交流電圧が印加され、成形用材料８０、成形型２及び減圧バッグ３に高周波の交流電圧による交番電界Ｙが印加されたときに、誘電損失によって成形用材料８０が発熱し加熱される。
If the dielectric loss of the
一方、高周波を利用した誘電加熱源６Ｂは、成形用材料８０及び一般部２１０に比べて誘電損失が大きい成形表面層２１１が成形型２に形成されている場合、又は成形用材料８０の誘電損失に比べて成形型２の誘電損失が大きい場合に用いてもよい。これらの場合には、成形用材料８０は、誘電損失によって発熱した成形表面層２１１又は成形型２からの熱伝導を受けて加熱される。
On the other hand, the
また、図１２に示すように、一対の電極６１は、成形型２の複数の分割型部２１の外側から、複数の分割型部２１を押圧するために用いてもよい。この場合には、一対の電極６１を利用して、分割型部２１同士が互いに離れないように、成形型２の型締めを行うことができる。この場合には、複数の分割型部２１が、減圧バッグ３による型締め力と一対の電極６１による型締め力とを受けることになり、複数の分割型部２１の型締めがより効果的に行われる。
Further, as shown in FIG. 12, the pair of
（他の加熱源）
また、図示は省略するが、加熱源には、３ＭＨｚよりも小さな周波数の電磁波、換言すれば１００ｍを超える波長領域を含む電磁波を用いた誘導加熱源を用いてもよい。この場合には、電気伝導性を有する導電部材が内部又は外部に配置された成形型を用いる。導電部材は、成形型の材料に含有された導電性フィラーであってもよく、成形型の外部に配置されたプレート等であってもよい。
(other heating sources)
Further, although not shown in the drawings, the heating source may be an induction heating source that uses electromagnetic waves with a frequency smaller than 3 MHz, in other words, electromagnetic waves that include a wavelength range exceeding 100 m. In this case, a mold is used in which a conductive member having electrical conductivity is disposed inside or outside. The conductive member may be a conductive filler contained in the material of the mold, or may be a plate or the like disposed outside the mold.
誘導加熱源においては、導電部材に交番磁界を形成するための誘導加熱コイルが用いられる。そして、誘導加熱コイルに流れる、３ＭＨｚよりも小さな周波数の交流電流によって、導電部材に交番磁界が形成され、交番磁界に伴う渦電流によって導電部材が発熱する。これにより、導電部材からの伝熱によってキャビティ２０内の成形用材料８０が加熱される。
Induction heating sources use induction heating coils to create an alternating magnetic field in a conductive member. Then, an alternating current with a frequency lower than 3 MHz that flows through the induction heating coil forms an alternating magnetic field in the conductive member, and the conductive member generates heat due to the eddy current accompanying the alternating magnetic field. Thereby, the
また、電磁波照射源６Ａ、誘電加熱源６Ｂ又は誘導加熱源を用いてキャビティ２０内の成形用材料８０を加熱する際には、通電によって発熱するヒータ、温風を発生させる温風加熱源等を併用して、成形型２を介してキャビティ２０内の成形用材料８０を加熱してもよい。この場合には、成形用材料８０の加熱温度の部分的な偏りを抑制し、成形用材料８０の全体ができるだけ均一に加熱されるようにすることができる。誘電加熱源６Ｂを用いる場合には、ヒータは一対の電極６１内に設けてもよい。また、この場合には、一対の電極６１内には、キャビティ２０内の成形用材料８０が溶融した後に、成形型２を冷却するための冷却水が流れる冷却流路を形成してもよい。
In addition, when heating the
（減圧ポンプ４）
図１に示すように、減圧ポンプ４は、真空ポンプとも呼ばれ、減圧バッグ３内及び成形型２のキャビティ２０内の真空引きを行うものである。減圧ポンプ４は、減圧バッグ３内のガス（残留気体）を吸い出して、減圧バッグ３内及び成形型２のキャビティ２０内を大気圧よりも低い減圧状態（真空状態）にする。
(Reducing pressure pump 4)
As shown in FIG. 1, the
減圧バッグ３内のガスが吸い出されるときには、減圧バッグ３が撓んでしぼむことによって、減圧バッグ３から成形型２に圧力が作用し、成形型２の複数の分割型部２１が相対的に移動することが防止される。そして、減圧バッグ３によって成形型２が型締めされる。また、成形型２のキャビティ２０内も減圧状態になることによって、キャビティ２０内にガスが残らないようにし、キャビティ２０内に成形される成形体８に空洞、欠け等が形成されないようにする。
When the gas in the
（減圧配管５）
図１に示すように、本形態の電磁波成形装置１は、減圧ポンプ４によって減圧バッグ３内を減圧するための減圧配管５を備える。減圧配管５は、減圧バッグ３内に配置された成形型２の減圧経路２２と、減圧バッグ３の外部に配置された減圧ポンプ４とに接続されている。減圧配管５の一部は減圧バッグ３内に配置されており、減圧配管５の残部は減圧バッグ３の外部に配置されている。減圧配管５は、減圧ポンプ４によって、減圧バッグ３内の真空引きと成形型２のキャビティ２０内の真空引きとを行うために用いられる。換言すれば、本形態の減圧配管５は、成形型２のキャビティ２０内と減圧バッグ３内との両方を減圧する構成を有する。
(Decompression piping 5)
As shown in FIG. 1, the electromagnetic
減圧配管５の先端部５１は、成形型２の外表面２０１における、減圧経路２２の形成部位に形成された装着部２３に装着されるよう構成されている。減圧配管５の先端部５１と成形型２の装着部２３とは、繰り返し着脱可能な形状に形成されている。減圧配管５には、その流路５０を開閉することが可能な、後述するバルブ５３が設けられていてもよい。本形態の減圧配管５は、減圧ポンプ４に接続される側の部位にフレキシブル配管部５４を有する。
The
（減圧バッグ３）
図６及び図７に示すように、減圧バッグ３を構成するシート材３０は、可撓性を有するシリコーンフィルムによって形成されている。シリコーンフィルムは、シリコーンシート、シリコーンゴムフィルム、シリコーンゴムシート等とも呼ばれる。シート材３０には、透明又は半透明のシリコーンフィルムを用いることができる。この場合には、成形型２に透明又は半透明のシリコーンゴムを用いることができる。そして、減圧バッグ３の外部から、減圧バッグ３及び成形型２を透かし見て、キャビティ２０内の成形用材料８０の成形状態を確認することができる。
(Decompression bag 3)
As shown in FIGS. 6 and 7, the
減圧バッグ３は、成形用材料８０に比べて近赤外線を透過しやすい材料、又は成形用材料８０もしくは成形型２に比べて誘電損失が小さい材料によって構成してもよい。また、成形表面層２１１が形成された成形型２を用いる場合には、減圧バッグ３は、成形表面層２１１に比べて近赤外線を透過しやすい材料、又は成形表面層２１１に比べて誘電損失が小さい材料によって構成してもよい。
The
減圧バッグ３を構成するシート材３０は、可撓性だけでなく、伸縮性も有していることが好ましい。シート材３０が伸縮性も有することにより、減圧バッグ３が成形型２に、より密着しやすくすることができる。また、シート材３０は、非粘着性又は離型性を有し、成形型２等から容易に離れることが好ましい。
It is preferable that the
シート材３０は、シリコーンフィルム以外にも、可撓性及び伸縮性を有する種々のゴムフィルムによって構成してもよい。また、シート材３０は、少なくとも可撓性を有する樹脂フィルムによって構成してもよい。シート材３０には、耐熱性に優れた材料を用いることが好ましい。シート材３０は、例えば、フッ素ゴムフィルム、フッ素樹脂フィルム、ポリメチルペンテンフィルム等によって構成してもよい。
The
減圧バッグ３は、折り返された１枚のシート材３０の適宜箇所を接着剤によって接着して形成してもよい。また、減圧バッグ３は、２枚のシート材３０を接着剤によって接着して形成してもよい。減圧バッグ３は、樹脂のシート材３０を用いて形成する場合には、シート材３０を溶融させて接合して形成してもよい。
The reduced
減圧バッグ３は、少なくとも成形型２の全体が収容される大きさに形成されている。減圧バッグ３は、成形型２の出し入れを可能にするための開口部３１と、開口部３１を閉じて、減圧バッグ３内を密封するための開口チャック３２とを有する。また、減圧バッグ３には、減圧配管５が挿入された挿入口３３が形成されており、挿入口３３の周縁は封止材によって封止されている。
The
図７に示すように、開口部３１は、四角形に形成された減圧バッグ３の１辺に形成されている。開口チャック３２は、減圧バッグ３における、開口部３１を形成するシート材３０の一対の端部を挟み込んで封止するものである。開口チャック３２は、溝が形成された雌側チャック部３２１と、溝に嵌合される凸部が形成された雄側チャック部３２２との組み合わせによって形成されている。
As shown in FIG. 7, the
また、成形型２が大型になる場合等には、減圧バッグ３は、成形型２及び減圧配管５の両側に一対のシート材３０を配置した後、一対のシート材３０の周縁を閉じて形成してもよい。換言すれば、成形型２及び減圧配管５が一対のシート材３０の間に配置された後に、一対のシート材３０の周縁を密閉性のあるジッパー等によって閉じて、成形型２及び減圧配管５の一部が内部に配置された減圧バッグ３を形成してもよい。
In addition, when the
（減圧バッグ３及び減圧配管５の通気孔５２）
図６に示すように、減圧バッグ３は、真空パックとも呼ばれ、減圧バッグ３内を大気圧よりも低い減圧状態（真空状態）に維持することができるものである。減圧バッグ３は、成形型２を型締めする機能と、成形型２のキャビティ２０内を減圧状態に維持する機能とを有する。
(
As shown in FIG. 6, the reduced
図１、図３及び図６に示すように、本形態の減圧配管５は、減圧バッグ３内を減圧するための通気孔５２を有する。通気孔５２は、減圧配管５における、減圧バッグ３内に配置される部位の側面に形成されている。減圧配管５においては、先端部５１の先端開口５１１から成形型２のキャビティ２０内の真空引きが可能であるとともに、通気孔５２から減圧バッグ３内の真空引きが可能である。減圧配管５の先端部５１の先端開口５１１及び通気孔５２は、減圧ポンプ４によって真空引きを行うための吸引口となる。
As shown in FIGS. 1, 3, and 6, the vacuum piping 5 of this embodiment has a
減圧ポンプ４によって減圧バッグ３内の真空引きを行うときには、減圧配管５の先端部５１の先端開口５１１からキャビティ２０内の真空引きが行われると同時に、減圧配管５の通気孔５２から減圧バッグ３内の真空引きが行われる。このとき、減圧ポンプ４と減圧配管５の通気孔５２との距離が減圧ポンプ４と減圧配管５の先端部５１の先端開口５１１との距離よりも短い、減圧バッグ３内の隙間がキャビティ２０内の隙間よりも大きい等の理由により、通気孔５２から吸引されるガスの流量が先端開口５１１から吸引されるガスの流量よりも多くなる。そして、キャビティ２０内が減圧される速度よりも減圧バッグ３内が減圧される速度が速くなり、減圧バッグ３内のガス抜きがキャビティ２０内のガス抜きよりも先に終わる。
When vacuuming the
また、図３に示すように、減圧バッグ３内のガスがなくなるに連れて減圧バッグ３のシート材３０が、減圧配管５及び成形型２に密着していく。減圧バッグ３内のガスがなくなっていく過程、又は減圧バッグ３内のガスがほとんどなくなったときに、減圧バッグ３のシート材３０によって通気孔５２が塞がれる。通気孔５２が塞がれると、減圧ポンプ４によって真空引きが行われる部位は、減圧配管５の先端部５１の先端開口５１１のみとなり、この先端開口５１１からキャビティ２０内のガスが吸引される。こうして、減圧バッグ３によって成形型２の型締めが行われるとともに、キャビティ２０内のガスが適切に吸引される。
Further, as shown in FIG. 3, as the gas in the
このような減圧配管５の側面に形成された通気孔５２を、真空引きを行うための吸引口として使用する工夫により、極めて簡単な構造によって、減圧バッグ３内及びキャビティ２０内を効果的に減圧することができる。そして、キャビティ２０内の真空度を高めることができる。
By using the
なお、電磁波成形装置１においては、減圧ポンプ４に繋がる減圧配管５を２系統の分岐配管に分岐し、第１の分岐配管を成形型２の減圧経路２２に接続するとともに、第２の分岐配管を減圧バッグ３に接続する構成を採用してもよい。
In addition, in the electromagnetic
図１及び図６に示すように、通気孔５２は、減圧配管５における、減圧バッグ３内に配置される部位の側面の１箇所に形成してもよく、複数箇所に形成してもよい。通気孔５２は、減圧バッグ３内に成形型２が配置された状態において、成形型２によって塞がれず、かつ減圧バッグ３によって直ちに塞がれない位置に形成されている。通気孔５２は、減圧配管５における、減圧バッグ３内に配置される部位の側面の、減圧バッグ３を構成するシート材３０に対向する部位を除く部位に形成することが好ましい。具体的には、通気孔５２は、例えば、減圧配管５における、減圧バッグ３内に配置される部位の側面の、シート材３０と平行な方向又はシート材３０に対して傾斜する方向に形成することができる。
As shown in FIGS. 1 and 6, the
減圧配管５は、減圧ポンプ４に対して着脱可能であってもよい。この場合には、図１及び図６に示すように、減圧配管５には、減圧配管５が減圧ポンプ４から外されたときに、減圧バッグ３内の減圧状態を維持するためのバルブ５３を設けることが好ましい。成形型２、減圧バッグ３、減圧配管５及びバルブ５３は、減圧ポンプ４から切り離された一つのセットとして扱うことができる。バルブ５３には、作業者の手動操作によって開閉されるボールバルブ、ニードルバルブ等が用いられる。
The reduced pressure piping 5 may be detachable from the reduced
減圧ポンプ４から減圧配管５が外されるときには、バルブ５３によって減圧配管５の流路５０が閉じられ、減圧バッグ３内の圧力が維持される。減圧バッグ３内が減圧された状態においてバルブ５３によって減圧配管５の流路５０が閉じられると、減圧バッグ３が成形型２及び減圧配管５に密着する状態が維持され、成形型２に型締め力が作用する状態が維持される。
When the
減圧ポンプ４から、減圧バッグ３及び成形型２に配置された減圧配管５が外されることにより、成形体８の成形後に成形型２内の成形用材料８０が冷却されて固化するまでの間に、減圧ポンプ４を、別の減圧バッグ３、成形型２及び減圧配管５が用いられた別の成形体８の成形に使用することができる。そして、減圧バッグ３内に配置された成形型２を任意の冷却場所に移動させることができる。また、成形型２及び成形用材料８０を冷却する場所及び時間を容易に確保することができる。
By removing the vacuum piping 5 placed in the
（電磁波成形方法）
次に、電磁波成形装置１を用いた電磁波成形方法について詳説する。
電磁波成形方法においては、配置工程、減圧工程、加熱工程及び冷却工程が行われて、成形用材料８０から成形体８が成形される。
(Electromagnetic wave shaping method)
Next, an electromagnetic wave shaping method using the electromagnetic
In the electromagnetic wave forming method, a placement step, a pressure reduction step, a heating step, and a cooling step are performed to form the molded
（配置工程）
配置工程においては、図２及び図６に示すように、可撓性を有するシート材３０によって袋形状に形成された減圧バッグ３内に、成形用材料８０がキャビティ２０内に配置された成形型２が配置される。
(Placement process)
In the placement step, as shown in FIGS. 2 and 6, a mold is placed in a
粒子状の成形用材料８０を使用する場合には、キャビティ２０を形成する凹部に成形用材料８０が配置された後に、複数の分割型部２１を互いに組み合わせてもよい。また、分割型部２１に形成された減圧経路２２又は投入口（図示略）から、互いに組み合わされた分割型部２１によるキャビティ２０内に粒子状の成形用材料８０が投入されてもよい。また、成形用材料８０の一部は、減圧バッグ３内に配置された成形型２のキャビティ２０内に、減圧バッグ３の外部から投入してもよい。
When
図２及び図６に示すように、配置工程においては、減圧ポンプ４に減圧配管５が接続され、減圧配管５の一部が減圧バッグ３内に配置されて、減圧バッグ３における、減圧配管５の挿入口３３が封止された状態が形成されている。そして、減圧バッグ３の開口部３１から、成形用材料８０が配置された成形型２が減圧バッグ３内に挿入され、減圧配管５の先端部５１に、成形型２の装着部２３が装着される。減圧バッグ３は、可撓性を有しているため、成形型２の大きさ及び形状に応じて任意に変形することができる。減圧バッグ３内に成形型２が配置された後には、減圧バッグ３の開口部３１が開口チャック３２によって閉じられる。これにより、成形型２が配置された減圧バッグ３の内部が密閉される。
As shown in FIGS. 2 and 6, in the arrangement step, the
（減圧工程）
図３に示すように、減圧工程においては、減圧バッグ３内及びキャビティ２０内が減圧され、減圧バッグ３が成形型２に密着して減圧バッグ３による型締め力が成形型２に作用する。減圧工程においては、減圧ポンプ４によって減圧配管５を介して減圧バッグ３内のガス及び成形型２のキャビティ２０内のガスが吸引される。このとき、減圧配管５の通気孔５２から減圧バッグ３内のガスが吸引され、また、減圧配管５の先端部５１の先端開口５１１からキャビティ２０内のガスが吸引される。そして、減圧バッグ３によって通気孔５２が閉じられて、減圧バッグ３内のガス抜きが停止された後、キャビティ２０内のガス抜きが継続される。
(depressurization process)
As shown in FIG. 3, in the decompression process, the pressure inside the
より具体的には、キャビティ２０内の圧力損失が大きい等の理由により、減圧ポンプ４による減圧が開始された後、通気孔５２が塞がれていない間は、キャビティ２０内のガスは吸引されにくい。換言すれば、減圧ポンプ４によって、減圧配管５の先端部５１の先端開口５１１からのキャビティ２０内のガスの吸引力に比べて、減圧配管５の通気孔５２からの減圧バッグ３内のガスの吸引力が強くなる。ただし、減圧配管５の通気孔５２から減圧バッグ３内のガスが吸引されるときには、減圧配管５の先端部５１の先端開口５１１からキャビティ２０内のガスも吸引される。
More specifically, due to reasons such as a large pressure loss within the
減圧バッグ３内が減圧されて減圧バッグ３がしぼんでくると、減圧バッグ３のシート材３０が減圧配管５及び成形型２に密着してくる。そして、図３に示すように、減圧バッグ３がしぼむ過程において、シート材３０によって通気孔５２の全体が閉じられたときには、減圧配管５の先端部５１の先端開口５１１のみが開口した状態になり、減圧配管５の先端部５１の先端開口５１１からキャビティ２０内が減圧される。
When the pressure inside the
（加熱工程）
加熱工程においては、キャビティ２０内の成形用材料８０及び成形型２の少なくとも一方が加熱されて、キャビティ２０内の成形用材料８０が溶融する。加熱工程においては、電磁波照射源６Ａ又は誘電加熱源６Ｂが用いられる。電磁波照射源６Ａとして近赤外線が用いられる場合には、キャビティ２０内の成形用材料８０が近赤外線を吸収することによって、成形用材料８０が発熱して溶融する。
(Heating process)
In the heating step, at least one of the
電磁波照射源６Ａとしてマイクロ波が用いられる場合には、マイクロ波による誘電損失によって成形型２が発熱し、成形型２からの伝熱によってキャビティ２０内の成形用材料８０が加熱される。また、誘電加熱源６Ｂによる高周波が用いられる場合には、高周波の交番電界Ｙによる誘電損失によって成形型２が発熱し、成形型２からの伝熱によってキャビティ２０内の成形用材料８０が加熱される。
When microwaves are used as the electromagnetic
また、近赤外線もしくはマイクロ波の電磁波Ｘ又は高周波の交番電界Ｙのいずれを用いる場合においても、成形型２に成形表面層２１１が形成されているときには、成形表面層２１１を発熱させ、成形表面層２１１からの伝熱によってキャビティ２０内の成形用材料８０が加熱されてもよい。
In addition, in the case of using either near-infrared rays or microwave electromagnetic waves The
加熱工程においては、減圧バッグ３から成形型２に型締め力が継続して作用するよう、減圧ポンプ４による真空引きを継続することが好ましい。図９に示すように、キャビティ２０の容積を縮小可能な成形型２が用いられる場合には、加熱工程においてキャビティ２０内の成形用材料８０が溶融すると、減圧バッグ３による型締め力を受けて、成形型２を構成する複数の分割型部２１同士が互いに接近する。また、弾性変形可能な成形型２が用いられる場合には、キャビティ２０内の成形用材料８０が溶融すると、減圧バッグ３による型締め力を受けて、成形型２が変形してキャビティ２０の容積が縮小されることもある。
In the heating step, it is preferable to continue evacuation using the
（冷却工程）
冷却工程においては、型締め力が成形型２に作用する状態において、キャビティ２０内の溶融した成形用材料８０が冷却されて固化し、成形体８が得られる。冷却工程においては、減圧バッグ３、成形型２及び成形用材料８０に残留する熱が、空気の自然対流によって放熱されてもよく、ファン等による空気の強制対流によって放熱されてもよい。
(cooling process)
In the cooling process, the
冷却工程においては、減圧ポンプ４から、減圧バッグ３及び成形型２に配置された減圧配管５が外された状態で、成形型２を放置してもよい。このときには、減圧配管５に設けられたバルブ５３が閉じられて、減圧配管５の流路５０及び減圧バッグ３内の減圧状態が維持された状態で、減圧ポンプ４が減圧配管５から外される。
In the cooling process, the
加熱工程及び冷却工程においては、一対の電極６１を、成形型２の複数の分割型部２１の外側から、複数の分割型部２１を押圧するために用いてもよい。そして、成形型２には、減圧バッグ３による型締め力と一対の電極６１による型締め力とを作用させることができる。
In the heating process and the cooling process, the pair of
成形型２のキャビティ２０内の成形用材料８０が冷却されて固化したときには、減圧バッグ３の開口部３１から開口チャック３２が外され、開口部３１から成形型２が取り出される。そして、成形型２の複数の分割型部２１が互いに離され、分割型部２１同士の間から成形後の成形体８が取り出される。
When the
（作用効果）
本形態の電磁波成形装置１は、可撓性を有するシート材３０によって袋状に形成された減圧バッグ３を用いることにより、成形型２の型締め及び成形型２のキャビティ２０内の減圧の両方を可能にし、大型、複雑形状等の成形体８の成形を可能にする。
(effect)
The electromagnetic
成形体８を成形する際には、減圧バッグ３内に、成形用材料８０がキャビティ２０内に配置された成形型２が配置され、減圧ポンプ４によって減圧バッグ３内及びキャビティ２０内が減圧される。そして、減圧バッグ３内のガスが外部に排出されることにより、減圧バッグ３が潰れて（しぼんで）成形型２に密着し、減圧バッグ３による型締め力が成形型２に作用する。
When molding the molded
これにより、成形型２には、減圧バッグ３に囲まれた種々の方向から型締め力が作用する。そして、分割型部２１同士の間に形成された分割面２０４の全体を適切に閉じることができる。そのため、例えば３つ以上の分割型部２１に分割された成形型２が用いられて、大型、複雑形状等の成形体８が成形される場合であっても、減圧バッグ３によって型締め力が適切に作用する。
As a result, mold clamping forces act on the
また、減圧バッグ３が成形型２に密着したときには、成形型２のキャビティ２０内が減圧されている一方、減圧バッグ３の外部は大気圧とすることができる。これにより、減圧バッグ３の外部とキャビティ２０内との差圧によって、減圧バッグ３から成形型２へ作用する型締め力をより強くすることができる。
Further, when the
また、減圧配管５に形成された通気孔５２から減圧バッグ３内が減圧されることにより、減圧バッグ３内が先に減圧された後に、キャビティ２０内に残留するガスが効果的に抜き出される。これにより、簡単な構成の電磁波成形装置１によって、キャビティ２０内の真空度を効果的に高めることができる。
Further, by reducing the pressure inside the
また、成形する成形体８によっては、成形用材料８０が充填されにくい、成形体８の端部２０３が複数存在する等の複雑な形状があり、キャビティ２０内を減圧するための真空引きを、成形型２の外表面２０１の複数箇所から行いたい場合がある。この場合において、成形型２が減圧バッグ３内に配置される構成により、減圧バッグ３内の全体が減圧されるため、成形型２及び減圧配管５に特別な構造上の工夫をしなくても、キャビティ２０内の真空引きを成形型２の外表面２０１の複数箇所から容易に行うことができる。
In addition, depending on the molded
また、減圧バッグ３による成形型２の型締めが行われた状態において、電磁波照射源６Ａ又は誘電加熱源６Ｂによってキャビティ２０内の成形用材料８０及び成形型２の少なくとも一方が加熱される。そして、キャビティ２０内の成形用材料８０が発熱し、又はキャビティ２０内の成形用材料８０が成形型２からの伝熱によって加熱されて、成形用材料８０が溶融する。その後、成形用材料８０が冷却されて固化し、成形体８が得られる。
Further, in a state in which the
それ故、本形態の電磁波成形装置１及び電磁波成形方法によれば、減圧バッグ３によって成形型２の型締め及び成形型２のキャビティ２０内の減圧状態の維持の両方を行うことができるとともに、成形する成形体８のサイズ、形状等の自由度を高めることができる。
Therefore, according to the electromagnetic
＜実施形態２＞
本形態においては、減圧バッグ３から成形型２に、型締め力をより適切に作用させるための工夫をしている。
成形型２には、形成されたキャビティ２０の形状によって、部分的な強度の違いがある。特に、キャビティ２０の形状に応じて、成形型２を構成する材料の厚みが薄い部位の強度が、他の部位に比べて低くなる。そして、減圧バッグ３によって成形型２が型締めされるときには、成形型２の部分的な強度の違いによって成形型２が変形しやすくなる。
<
In this embodiment, a device is devised to more appropriately apply mold clamping force from the
The
（型締め部材２５）
本形態においては、キャビティ２０の形状を受けて成形型２が変形しやすい場合であっても、一対の型締め部材２５を用いて成形型２の強度を補う。成形型２は、キャビティ２０を開放可能にするよう、２つ又は３つ以上の分割型部２１に分割されている。図１３及び図１４に示すように、本形態の成形型２における、複数の分割型部２１の分割方向の両側には、成形型２よりも硬い材料によって構成された型締め部材２５が一対に配置される。一対の型締め部材２５は、減圧バッグ３内に成形型２が配置されるときに、成形型２を間に挟み込むように成形型２の両側に配置される。そして、一対の型締め部材２５は、成形型２とともに減圧バッグ３内に配置される。
(Mold clamping member 25)
In this embodiment, even if the
一対の型締め部材２５には、セラミックス等によって構成されたタイル材を用いてもよい。一対の型締め部材２５は、成形型２よりも硬い種々の材料から構成することができる。
The pair of
本形態においても、成形型２は、複数の分割型部２１が組み合わされた状態において分割型部２１同士が相対的に移動不能である固定型としてもよく、複数の分割型部２１が組み合わされた状態において分割型部２１同士が相対的に移動可能である移動型としてもよい。成形型２を固定型とする場合には、成形型２は、弾性変形可能な材料によって構成し、減圧バッグ３及び一対の型締め部材２５による型締め力を受けて変形可能とすることができる。
Also in this embodiment, the
成形型２を移動型とする場合には、成形型２は、種々の材料によって構成し、減圧バッグ３及び一対の型締め部材２５による型締め力を受けてキャビティ２０の容積を縮小させるように相対移動可能とすることができる。
When the
本形態の電磁波成形方法の配置工程においては、減圧バッグ３内に配置される成形型２の両側に、成形型２よりも硬い材料によって構成された型締め部材２５が一対に配置される。また、固定型としての成形型２が用いられる場合には、複数の分割型部２１の間から成形体８が離型される方向の両側に一対の型締め部材２５を配置する。また、移動型としての成形型２が用いられる場合には、複数の分割型部２１が相対移動する方向の両側に一対の型締め部材２５を配置する。
In the placement step of the electromagnetic wave forming method of this embodiment, a pair of
そして、本形態の電磁波成形方法の減圧工程においては、減圧バッグ３から一対の型締め部材２５を介して複数の分割型部２１に型締め力が作用する。移動型としての成形型２が用いられる場合には、減圧バッグ３及び一対の型締め部材２５による型締め力を受けて、複数の分割型部２１がキャビティ２０の容積を縮小させるように相対移動する。
In the decompression step of the electromagnetic wave forming method of this embodiment, mold clamping force is applied from the
本形態においては、減圧バッグ３による型締め力が一対の型締め部材２５を介して複数の分割型部２１に作用することにより、成形型２の薄肉部及び厚肉部のいずれに対しても、できるだけ均一に型締め力を作用させることができる。これにより、減圧バッグ３による成形型２の型締めをより適切に行うことができる。
In this embodiment, the mold clamping force by the
本形態の電磁波成形装置１及び電磁波成形方法における、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 other configurations, effects, etc. of the electromagnetic
＜他の実施形態＞
キャビティ２０に連通する減圧経路２２の形成部位は、成形型２の外表面２０１の複数箇所に形成してもよい。この場合には、減圧バッグ３内が真空引きされる際に、複数箇所の減圧経路２２からキャビティ２０内を真空引きすることができる。特に、複数の減圧経路２２は、図１に示すように、キャビティ２０における行き詰まりとなる端部２０３に連通される位置に形成してもよい。
<Other embodiments>
The
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 each embodiment, and can be configured into further different embodiments without departing from the gist thereof. Further, the present invention includes various modifications, modifications within equivalent ranges, and the like. Furthermore, various combinations, forms, etc. of constituent elements envisioned from the present invention are also included in the technical idea of the present invention.
１ 電磁波成形装置
２ 成形型
２０ キャビティ
２０１ 外表面
２０２ 成形面
２１ 分割型部
２１０ 一般部
２１１ 成形表面層
２２ 減圧経路
２３ 装着部
２５ 型締め部材
３ 減圧バッグ
３０ シート材
３１ 開口部
３２ 開口チャック
３２１ 雌側チャック部
３２２ 雄側チャック部
３３ 挿入口
４ 減圧ポンプ
５ 減圧配管
５１ 先端部
５１１ 先端開口
５２ 通気孔
５３ バルブ
６Ａ 電磁波照射源
６Ｂ 誘電加熱源
６１ 電極
８ 成形体
８０ 成形用材料
Ｘ 電磁波
Ｙ 交番電界
1 Electromagnetic
Claims (5)
可撓性を有するシート材によって袋形状に形成され、前記成形型を内部に収容する減圧バッグと、
前記キャビティ内の成形用材料及び前記成形型の少なくとも一方を加熱する加熱源と、
前記減圧バッグ内を減圧するとともに、前記減圧経路を介して前記キャビティ内を減圧する減圧ポンプと、
前記減圧バッグ内に一部が配置され、前記減圧経路と前記減圧ポンプとに接続された減圧配管と、を備え、
前記減圧配管には、前記減圧バッグによって閉じられることなく前記減圧ポンプによって前記キャビティ内を減圧するために用いられる先端開口と、前記減圧ポンプによって前記減圧バッグ内を減圧するために用いられ、前記減圧バッグ内が減圧されたときに前記減圧バッグによって閉じられる通気孔とが形成されている、電磁波成形装置。 a mold having a cavity in which a molded body is molded from a molding material, and a depressurization path connecting the cavity and an outer surface;
a vacuum bag formed into a bag shape from a flexible sheet material and housing the mold therein;
a heating source that heats at least one of the molding material in the cavity and the mold;
a pressure reduction pump that reduces the pressure inside the vacuum bag and reduces the pressure inside the cavity via the pressure reduction path;
a vacuum pipe partially disposed within the vacuum bag and connected to the vacuum path and the vacuum pump;
The decompression piping has a tip opening that is not closed by the decompression bag and is used to depressurize the inside of the cavity by the decompression pump, and a tip opening that is used to depressurize the inside of the decompression bag by the decompression pump, and An electromagnetic wave shaping device, comprising: a vent hole that is closed by the vacuum bag when the pressure inside the bag is reduced.
前記減圧バッグ内及び前記キャビティ内が減圧され、前記減圧バッグが前記成形型に密着して前記減圧バッグによる型締め力が前記成形型に作用する減圧工程と、
前記キャビティ内の成形用材料及び前記成形型の少なくとも一方が加熱されて、前記キャビティ内の成形用材料が溶融する加熱工程と、
前記型締め力が前記成形型に作用する状態において、前記キャビティ内の溶融した成形用材料が冷却されて成形体が成形される冷却工程と、を含み、
前記配置工程においては、前記成形型における前記キャビティに繋がる減圧経路と、前記減圧バッグの外部に配置された減圧ポンプとに接続され、前記キャビティ内を減圧するための先端開口及び前記減圧バッグ内を減圧するための通気孔が形成された減圧配管の一部が、前記減圧バッグ内に配置され、
前記減圧工程においては、前記通気孔を介して前記減圧バッグ内が減圧されるとともに前記先端開口及び前記減圧経路を介して前記キャビティ内が減圧された後、前記減圧バッグによって前記通気孔が閉じられて、前記先端開口及び前記減圧経路を介して前記キャビティ内が減圧される、電磁波成形方法。 a placement step in which a mold in which a molding material is placed in a cavity is placed in a vacuum bag formed into a bag shape using a flexible sheet material;
a depressurization step in which the inside of the decompression bag and the cavity are depressurized, the decompression bag is brought into close contact with the mold, and a mold clamping force by the decompression bag acts on the mold;
a heating step in which at least one of the molding material in the cavity and the mold is heated to melt the molding material in the cavity;
a cooling step in which the molten molding material in the cavity is cooled to form a molded object in a state where the mold clamping force acts on the mold;
In the arranging step, a depressurization path connected to the cavity in the mold and a decompression pump placed outside the decompression bag are connected, and a tip opening for depressurizing the inside of the cavity and a depressurization pump disposed outside the decompression bag are provided. A part of the vacuum piping in which a vent for reducing the pressure is formed is disposed within the vacuum bag,
In the pressure reduction step, the pressure inside the vacuum bag is reduced through the ventilation hole, and the pressure inside the cavity is also reduced through the tip opening and the pressure reduction path, and then the ventilation hole is closed by the pressure reduction bag. An electromagnetic wave shaping method, wherein the pressure inside the cavity is reduced through the tip opening and the pressure reduction path.
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