JPS5917931B2 - 可塑性材料の成形方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂或いは溶剤等
によつて軟化可塑状にした樹脂類等の或る条件下では流
動性をもち、賦形後冷却或いは加熱することによつて固
化する性質を有する可塑性材料のフローモールデイング
方法及び装置に関するものである。

可塑性材料から３次元形状の幅広い、厚板または薄板状
の比較的大きく、しかも複雑な形状の成形品を製造する
方法として従来、射出成形機、熱プレス機、押出成形機
と真空成形機の組合わせ、或いは押出成形機と圧空成形
機の組合わせ等が使用されている。

射出成形機は比較的薄肉で複雑な形状の小さな製品を製
造する場合には有利であるが、成形面積が大きくなるに
従い型締力が極度に増大するので、機械強度もそれに比
例して頑強な構造としなければならない。

金型も大型となり作業性が悪く、多品種の成形に対して
は金型交換が面倒で非能率的である。装置が大きくなる
と作業面積も広く必要となり機械コストも高くなる。ま
た可塑性材料にグラスフアイバ一やカーボンフアイバ一
等のフアイバ一を充填した所謂複合材料を製造する場合
は、複合材料を細い孔径のノズルやゲートを通して流動
させるため短繊維のものしか混入できず目的とする成形
品の物性を充分に高めることができない難点がある。該
繊維は可塑性材料の流動方向に沿つて配列される即ちゲ
ートを中心に放射状の配向が生じるため、物性に方向性
が生じて成形品に必要な強度が得られないという難点が
ある。更にインサートまたはラミネートの成形をする場
合には、ゲートからのみの流入であるので流動を阻害し
ないようにインサートの大きさや位置は制限される。ま
た金型は一般に垂直に設けられているので布状に予め織
られたフアイバーシートを単層或は複層にラミネートす
る製品は製造できなかつた。熱プレス機は、押出機とシ
ート成形装置で一定の幅と長さを持つ原反シートを製造
した後、加熱炉で熱変形温度近くまで加熱された該原反
シートを熱プレス機の下金型に供給し、作業員が該原反
シートと下金型との位置を適切に設定してから熱プレス
機を作動させて上金型を下金型に圧縮封鎖して賦形しつ
つ両金型を冷却して成形品を得るものである。熱プレス
機に供給される原反シートは熱変形温度近くに加熱され
るが、上金型を下金型に圧縮封鎖するとき両金型の形状
に倣うように極めて徐々に閉じなければならず、しかも
次工程の処理が行なえる程度まで冷却し金型内に保持し
ていなければならない。更に多数の熱プレス機に対し原
反シートの加熱炉は一つしかない場合があり、加熱炉と
熱プレス機との間には、かなりの搬送距離とかなりの操
作時間を要する場合があつて極めて生産性の悪いもので
あつた。これらの欠点を改良するために熱プレス機また
は原反シートを移送または搬送する回転部材を持つ種々
の装置が知られている。例えば、中央回転コラムに複数
の賦形金型を持つ小さな成形品を製造するターレツト機
或いは発泡可塑板を賦形するための複数のプレス機が連
結され、かつ回転機構を形成して設けられている機械、
また複数の真空形成プレス機の下金型がターンテーブル
上に設けられている機械、更にまた原反シート製造用押
出成形と熱プレス機との原反シート受渡しを同一平面上
に配置し、原反シートの受渡し間の該シート表面や縁が
急激に冷却しないように配慮したものがある。しかし、
これらの装置は製造できる成形品の大きさを限定したり
、搬送用の回転部材に原反シートが接触し付着或いは局
部的に冷却されて原反シートの性質が変化したり、原反
シートの端部厚さが中央部に比較して厚くなり熱プレス
で圧縮閉鎖が不可能となつたり、逆に端部の冷却が進行
し中央部との塑性変形の度合が異なり中央部が薄肉の製
品となつたり、生産性、品質、材料の歩留り、異物の混
入等不十分な点が非常に多い。押出成形機と真空成形機
の組合わせのものは、押出成形機で原反シートを押出し
予熱装置で該シートの成形に適した温度に加熱軟化させ
て真空成形機で上金型および下金型を閉鎖減圧して所望
の成形品に賦形するものである。

この方法では真空成形機の成形圧力が５０〜２００Ｔ０
ｒｒと成形能力（吸引能力）が低く、原反シートの加熱
条件を設定するのに熟練を要する。即ち加熱過剰となる
と該シートの軟化が進み搬送ガイド（テーブル或いは回
転部材）の抵抗で局部的に伸ばされた部分が薄肉製品と
なつたり、搬送ガイドへの付着となつたり、該シートの
垂れ下がりで賦形した成形に皺を生ずることになる。加
熱不足となると該シートの軟化が進まないために賦形時
に割れや成形不良となることがある。真空圧力を高めて
吸引力を高めることはできるが、該シートの周縁は吸引
力の作用する前に押さえられているから賦形金型の投影
面積に相当する部分丈が塑性変形し肉厚の極端な変動を
来たす。従つて前記成形圧力が経験的に使用され成形品
の形状および大きさも制約を受ける訳である。押出成形
機と圧空成形機の組合わせのものは、前記押出成形機と
真空成形機の組合わせの場合と殆ど同じで真空成形機が
圧空成形機となり、成形圧力は１〜３ｋｇ／ｃ！７１の
圧縮空気が使用される。

原反シートの加熱条件設定の難しさや賦形金型での欠点
も又真空成形機と同様であり、複雑かつ凹凸の激しい形
状や延伸率の大きい形状或いは、大きな成形品は隅肉は
薄くなり強度的にも満足すべきものは得られなかつた。
本発明の目的は、上記のような不都合を解消するととも
に、さらに大きな成形品およびより物性のすぐれた成形
品を経済的に得る方法と装置を提供するにある。

本発明は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂或いは溶剤
等によつて軟化可塑状にした樹脂類等の或る条件下では
流動性をもち、賦形後冷却或いは加熱することによつて
固化する性質を有する可塑性材料（以下可塑性材料とい
う）を単軸または複数軸のスクリユ一押出機で加熱溶融
しながら混線分散を行なつて一定の物性を付与する加熱
溶融機構、もしくは液送ポンプから目的とする成形製品
の大きさによつて定められたほぼ１バツチに相当する量
を保持できる計量機構へ流動状態の該可塑性材料を供給
する供給機構と、２次元方向或いは３次元方向に移動し
得る注入機構を備え、該注入機構がプレス機能を備えて
いる装置の中に組付けられた賦形金型に接触することな
く、その成形すべき形状及び大きさに合わせて予めプロ
グラムされた軌跡に沿つて移動しながら、該軌跡上の必
要な位置で必要な量の流動状可塑性材料を連続的或いは
非連続的に注入し、注入終了後注入ノズルを賦形金型の
開閉に支障のない位置に移動した後可塑性材料が流動可
塑化状態にある間に賦形金型を閉じ賦形金型中に封入さ
れた可塑性材料をこの時に発生するプレス圧力によつて
賦形金型内に流動充満させて冷却固化或いは加熱固化す
ることによつて成形品を得る可塑性材料の成形方法であ
る。

更に本発明は、可塑性材料を加熱溶融する単軸または複
数軸スクリユ一押出機のスクリユ一回転駆動系を動作制
御機構の指令に従つて間歇的に運転・停止を繰返して可
塑性材料を間歇的に供給する加熱溶融機構を設けている
。液状の熱硬化性材料や溶剤による可塑性材料を計量機
構へ供給する場合等は該材料が硬化反応を起さない温度
に保持しつつ液体ポンプにより同様に液体ポンプ駆動系
を動作制御機構の指令に従つて間歇的に運転・停止を繰
返して材料が間歇的に供給される。可塑性材料を加熱溶
融機構または液体ポンプから計量機構に供給する供給機
構は屈折性或いは可撓性のある導管によつて連結されて
いる。

計量機構と注人機構は、賦形金型の形状及び大きさによ
つて任意に設定され、設定変更が可能な入出力機能及び
記憶機能を備えた動作制御機構に予め設定されたプログ
ラムの軌跡に従つて移動するため供給機構も応動して屈
折、屈伸及び屈曲の可能な可塑性導管となつている。計
量機構は計量シリンダーと注入プランシャーから構成さ
れ、加熱溶融機構の押出圧力または液体ポンプの吐出圧
力によつて注入機構側から徐々に充填され、成形品の大
きさによつて定められたはぼ１バツチに相当する量の流
動状可塑性材料が計量シリンダーに供給される。

該計量シリンダーの内筒に嵌挿された注人プランシャー
は、該計量シリンダー内の可塑性材料の圧力と予め設定
された予圧とによつて可塑性材料に空隙が生じないよう
に供給される。注入機構は計量機構の流路と連通してお
り、注入時には供給機構と計量機構との接続部に設けた
シヤツトオフバルブを閉じ流動状可塑材料の流路を遮断
して注入機構のプランシャー作動時に発生する圧力に抗
して可塑性材料が供給部へ逆流しないようになつており
、注入プランシャー作動時は注入機構の先端部に設けた
ノズルバルブを開にして賦形金型へ流動状可塑材料を注
入できるようになつている。

可塑性材料の注入作動は動作制御機構に予め設定された
指令に従つてノズルバルブ作動シリンダー、注入プラン
シャー及びシヤツトオフバルブの作動を順次制御して行
なわれる。前述の如く注入ノズル及びノズルバルブは注
入機構の先端に設けられ賦形金型に注入しやすい角度に
変更可能に固定される。ノズルバルブは注入を停止しよ
うとする時ノズルバルブ作動シリンダーを作動させ、可
塑性材料の注入遮断と同時に計量機構へ可塑性材料が充
填される場合でも漏洩が起らないように完全に遮断され
る。これらノズルバルブ作動シリンダー、注入プランシ
ャー及びシヤツトオフバルブ等は油圧シリンダが使用さ
れるが空圧や空油圧のものでもよい。なお、注入プラン
シャーは前進後退の速度を一定に保つたり、或いは速度
変化等を任意の位置でも行なえるよう油圧サーボ方式を
とることもある。更に電気的なモーターにも置き替える
ことができる。計量機構及び注入機構は移動機構に載架
され、Ｘ軸及びＺ軸或いはＹ軸方向の二次元或いは三次
元の移動制御ができるようになつている。

即ちＸ−Ｚ軸方向、Ｘ−Ｙ軸方向、Ｙ−Ｚ軸方向及びＸ
−Ｙ−Ｚ軸方向の移動は、動作制御機構に予め設定、記
憶された複数のプログラムの中から予め選択されたプロ
グラムによつて移動し得るようになつている。移動機構
はＸ軸方向及びＺ軸方向或いはＹ軸方向にそれぞれ設け
られたガイド及び移動用ネジ並びにこの移動ネジ駆動用
直流モーター等によつて位置制御が行なえるようになつ
ており、制御機構からプログラム指令でモーターの回転
速度と回転方向とを制御して任意の軌跡を描かせること
ができる。又、移動源にはモーター方式のはか油圧サー
ボ方式をとることもある。熱プレス機は公知のものであ
る。

即ち賦形金型には加熱冷却装置が設けられており、蒸気
、水併σ用式の加熱或いは冷却の切替が短時間でできる
ものであればよいが、成形品の性状との関係で加熱或い
は冷却だけでよい場合も多いので周知の賦形金型加熱冷
却装置を任意に選択すればよい。

賦形金型の閉鎖圧縮はできるだけ緩慢に行なえることが
望ましく、油圧式や空油圧式等のものが使用される。賦
形金型は注入ノズルと平行もしくは注入ノズル側に拡開
した形で開いており、注入ノズルがＸ軸、Ｚ軸もしくは
Ｙ軸方向に移動して注入を終了すると、注入ノズルは賦
形金型の開閉に支障のない位置まで移動待機したのち賦
形金型を圧縮閉鎖する。この時注入ノズルに対し平行な
賦形金型の場合は上部金型が下降し、注入ノズル側に拡
開している賦形金型の場合は上部金型及び下部金型の両
方が相互に閉縮するようになつている。このようにして
、本発明は可塑性材料を短かい工程で合理的に確実に３
次元の形状に賦形することができるようになつたのであ
る。次に添付図面に従い本発明の実施態様について説明
する。

第１図は本発明の具体例をプロツク線図で示したもので
ある。

可塑性材料は前処理工程に於て、熱可塑性樹脂や熱硬化
性樹脂に可塑剤、充填剤、安定剤、滑剤、着色剤、溶剤
及びその他の加工助剤を添加することによつて耐候性、
耐寒性、熱安定性、可撓性、耐衝撃性等の製品品質や製
品物性に応じた配合処方及び混合等の処理が行なわれる
。これら前処理の施こされた材料を単軸または複数軸の
スクリユ一押出機もしくは液送ポンプよりなる加熱溶融
機構１０に供給され、スクリユ一押出機では加熱溶融し
ながら混合、混練、分散を行なつて一定の物性が付与さ
れる。液送ポンプの場合は加熱或いは常温で混合、分散
が行なわれる。加熱溶融機構１０は可塑性導管もしくは
自在連結管よりなり、流動状の可塑材料の流路を形成す
る供給機構２０と連結されている。移動機構５０に載架
されている計量機構３０及び注入機構４０の移動に合わ
せて供給機構２０の可撓性導管もしくは自在連結管が屈
折、屈伸及び屈曲して自在に応動できるように設けられ
ている。計量機構３０は成形品の大きさによつて定めら
れたはぼ１バツチに相当する量の可塑性材料を計量保持
できるようになつている。計量機構３０に保持されてい
る材料は加熱溶融機構１０での性状が維持されるように
一定の温度に保持され、計量機構３０に接続された注入
機構４０に圧送される。熱プレス機７０は賦形金型７１
を備え、注入機構４０の先端部に形成された注入ノズル
４３の移動範囲Ａ内に配置された賦形金型７１へ可塑性
材料が注入される。注入機構４０に一体に組込まれた注
入ノズル４３は熱プレス機７０の近くに待機し、動作制
御機構８０の予め入力され記憶されたプログラム指令に
従つて作動する。計量機構３０及び注入機構４０は一体
的に移動機構５０に装架されており、前述の動作制御機
構８０の指令に従つて移動機構５０は２次元或いは３次
元方向の設定された軌跡に沿つて移動を行なう。熱プレ
ス機７０の賦形金型７１は温度調節が施されており、賦
形すべき条件に維持されている。賦形金型７１が開放状
態となり、賦形金型７１の近傍に待機している注入ノズ
ル４３が移動機構５０に１駆動されて前進し、所定の注
入開始位置に到達すると計量機構３０の注人プランシャ
ー３４が作動すると共に、注入ノズル４３が開となつて
可塑性材料が賦形金型７１内に注入される。注入ノズル
４３、注入プランシャー３４及び移動機構５０の作動は
注入開度、注入プランシャー押圧力、注人時間、移動速
度、移動コース等を賦形すべき形状及び大きさに合わせ
て動作制御機構８０内に予め設定されたプログラムで作
動し、賦形金型７１に注入を続ける。やがてプログラム
された注入工程が終了すると、注入ノズル４３は賦形金
型７１の開閉に支障のない待機位置まで移動する。熱プ
レス機７０は賦形金型７１を圧縮閉鎖してこの時に発生
するプレス圧力で可塑性材料を賦形金型７１内に流動充
満させる。賦形金型７１はそのままの状態で可塑性材料
が冷却固化もしくは加熱固化するまで放置され、その間
賦形金型７１は強制的に冷却もしくは加熱が行なわれる
。このようにして賦形が終了すると賦形金型７１を開放
して成形品を取出す。以上の工程はすべて予め設定され
たプログラムに従つて動作制御機構８０の指令によつて
行なわれる。第２図は本発明の他の具体例を示したもの
で、成形品の大きさが比較的小さく加熱溶融機構１０、
供給機構２０、計量機構３０及び注人機構４０も容量の
小さなものでよい場合、これらの機構に動作制御機構８
０を含めて又は含めずに移動機構５０に載架したもので
、供給機構２０が加熱溶融機構１０及び計量機構３０に
一体的に固定されている。

上述の第１の具体例と比較して異なる点は供給機構２０
が可撓性導管もしくは自在連結管を要しないことで、従
つて上述の第１の具体例において屈折、屈伸及び屈曲す
る時、可撓性導管もしくは自在連結管の連結部に生じ勝
ちである可塑性材料の洩れを生ずることなく、二次元或
いは三次元方向の軌跡に沿つた移動は熱プレス７０以外
はすべて移動機構５０と一体的に行なわれる。可塑性材
料が溶剤等の場合は加熱溶融機構１０には液送ポンプや
プランシャーが使用されるが、スクリユ一押出機に比較
して小さいため簡便である。第３図は動作制御の具体例
を示したもので、動作制御機構８０は入力手段として穿
孔テープ８１やテンキ一（図示せず）によつて必要．な
軌跡をプログラムできるようにし例えば数値制御装置や
マイタロコンピユータ一等を使用し、これから発せられ
た指令信号によつて移動機構５０を作動させ、その移動
中のプログラムされた軌跡上の任意の位置で、任意の注
入量の流動状可塑性材料を注入すると共に、加熱供給機
構１０の駆動モータ１１の起動停止、各バルブ類の開閉
及び注入プランシャー３４を予めプログラムされた作動
顧序に従つて指令により作動させるようになつている。
予め設定されたプログラムの例を挙げると次のとおりで
ある。

１）可塑性材料供給動作 （１）指令開始 （２）ノズルバルブ４４閉 （３）シヤツトオフバルブ３２開 （４）注入プランジヤ３３中立（供給される材料により
後退）（５）押出機モータ１１起動 （６）注入プランジヤ３４計量完指令で押出機モータ１
１停止２）注入動作 （１）指令開始 （２）シヤツトオフバルブ３２閉 （３）ノズルバルブ４４開 （４）注入プランジヤ３４前進 ３） Ｘ−Ｚ軸方向移動制御動作と前記１），２）との
連動動作（計量完了の時点として）（１）動作制御機構
８０からＸ−Ｚ軸方向移動指令開始（２）動作制御機構
８０から移動中のプログラムされている軌跡上の定めら
れた位置で発せられる注入開始指令によつて２）（７）
注入動作開始（３）軌跡移動の終点で注入動作停止指令
（４）この時点で１）の供給動作開始 （５）この間動作制御機構８０から発せられるプログラ
ムに従つて注入機構４０は軌跡上の移動開始位置に復帰
し、次の動作開始指令を待つ更に、予め設定されたプロ
グラムの軌跡の任意位置において、任意の注入量の流動
状可塑性材料を得るために制御機構８０に次のような各
種の動作を指令するプログラムを必要に応じて選択して
指令するように設定する。

１）計量機構３０の注入プランシャー３４の速度を一定
にして注入機構４０のノズル４３とノズルバルブ４４の
開度を制御する動作指令プログフム０２）計量機構３０
の注入プランシャー３４の速度を一定にして移動機構５
０の移動速度を制御する動作指令プログラム。

３）注入機構４０のノズル４３とノズルバルブ４４の開
度を一定にして計量機構３０の注入プランシャー３４の
速度を制御する動作指令プログラム。

４）移動機構５０の移動速度を一定にして計量機構３０
の注入プランシャー３４の速度を制御する動作指令プロ
グラム。

５）計量機構３０の注入プランシャー３４の速度と移動
機構５０の移動速度とを制御する動作指令プログラム。

第４図および第５図は本発明実施装置の具体例を示すも
のである。

先ず加熱溶融機構１０は実施例ではスクリユ一押出機を
示している。

前処理の施された可塑性材料はホツパ一１５に供給され
、押出機モーター１１から減速歯車装置１２を経て回転
駆動されるスクリユ一１３により押出機シリンダー１４
内を加熱溶融されながら押出機シリンダーヘツド１７か
ら供給機構２０のアダプター２１に押出される。押出機
シリンダー１４の周囲には加熱冷却装置１６が設けてあ
る。スクリユ一１３は動作制御機構８０の指令に基づき
、押出機モーター１１を間歇的に駆動して運転・停止を
繰返し可塑性材料を断続供給可能としている。供給機構
２０は移動機構５０の動きに応動して屈折、屈伸ができ
る自在連結管になつている。

屈折部２２，２３と２５，２６と２８，２９とにおいて
屈曲導管２４及び２７が自在に動き得るようになつてい
る。アダプター２１、屈折部２２，２３，３５，２６，
２８，２９及び屈曲導管２４，２７にはそれぞれ流動状
の可塑性材料の供給流路が連通して設けられている。ま
た供給機構２０には必要に応じて加熱装置（図示せず）
で一定の樹脂温度が保持されるよう設けられる。屈折部
２９は可塑性材料の断続供給のためのシヤツトオフバル
ブ３２に連接している。計量機構３０は計量シリンダー
３３に可塑性材料の計量貯留室３５を設け、該計量貯留
室３５に往復動可能な注入プランシャー３４が挿入され
ている。

注入プランシャー３４と注入部アダプター３１とは計量
シリンダー３３の先端部位置で一体的に連結されており
、屈折部２９、注入部アダプター３１及び注入プランシ
ャー３４の樹脂流路は連通して計量貯留室３５に導かれ
る。計量貯留室３５は注入部アダプター３１の先端に位
置し、シヤツトオフバルブ３２が開のとき前記樹脂流路
が連通し、加熱溶融機構１０が作動してスクリユ一１３
から可塑性材料が押出されその時注入プランシャー３４
が後退して計量貯留室３５に充填される。注入プランシ
ャー３４の後部は作動シリンダー３６のビストン杆に連
結されており、可塑性材料の押出圧力より低い圧力に設
定されているから計量貯留室３５は常にエアの巻き込み
もなく、流動状の可塑性材料は先端部から後部へ徐々に
充填される。従つて可塑性材料は加熱溶融された順序で
注入が行なわれるからバツチ方式の欠陥であるバツチむ
らも起らない。更に計量シリンダー３３の外壁に加熱冷
却装置を設けて可塑性材料の性状を一定に保つようにな
つている。作動シリンダー３６は油圧作用、油圧＋空気
圧もしくは空気圧作用により前進後退すると共に、前進
後退のストロークは成形品のはぼ１バツチに相当する量
に応じて設定される。このために注入プランシャー３４
の後端面から伸びたドツグ３９が位置調整自在に固着さ
れる後端リミツトスイツチ３７及び前端リミツトスイツ
チを作動して行なわれる。注入機構４０は注入導管４１
及び注入シリンダ一４２からなり、その樹脂流路が計量
貯留室３５と連通して設けられ、注入導管４１と注入シ
リンダー４２とは直交もしくは適宜の角度θを成して組
付けられている。

それは熱プレス機７０の賦形金型７１の上下ストローク
にとつて有利である。注入導管４１及び注入シリンダー
４２の外壁には周知の加熱冷却装置４６ａ，４６ｂが設
けられ可塑性材料の性状が一定に保たれるようになつて
いる。注入ノズル４３は注入シリンダー４２先端部に取
付けられ、ノズルバルブ４４と協働して樹脂流路を開閉
するようになつている。即ちノズルバルブ４４はノズル
バルブ作動圧シリンダー４５のピストン杆と連結され、
該ピストンの往復動でノズルバルブ４４を開閉する。注
入ノズル４３及びノズルバルブ４４から賦形金型７１へ
注入する可塑性材料の形状はロツド状、チユーブ状、フ
ィルム状もしくはシート状であつて成形品の形状や大き
さによつて適宜選択される。複雑な形状で比較的小さな
製品はロツド状又はチユーブ状のものが、単純な形状で
比較的大きな製品はフイルム状又はシート状のものが選
択される。移動機構５０は計量機構３０と注入機構４０
を一体的に載架して２次元もしくは３次元の移動を行な
う。

第４図及び第５図に示す具体例はＸ軸方向とＺ軸方向に
２次元の移動を行なうものである。共床架台１上にＸ軸
移動用モーター５１が載置され、軸承５３ａ，５３ｂに
軸架されたＸ軸移動用ネジ５２はナツト付ブラケツト５
４ａ，５４ｂのナツトと螺合し、ナツト付ブラケツト５
４ａ，５４ｂは台床５８に一体的に取付けられている。
Ｘ軸移動用ネジ５２の両側にはＸ軸移動用ネジ５２の両
側にはＸ軸移動用ガイド５５，５５′が平行かつ台床５
８に一体的に取付けられたスライド用ブラケツト５７ａ
，５７ｂ及び５７ａ′，５７ｂ′に嵌挿されて摺動自在
に設けられている。更にＸ軸移動用ガイド５５，５５′
は各々の両端部を共床架台１に固着された軸承５６ａ，
５６ｂ，５６ａ′，５６ｂ″に軸架されている。Ｘ軸移
動用モーター５１が作動すると、Ｘ軸移動用ネジ５２が
回転し、ナツト付ブラケツト５４ａ，５４ｂを介して台
床５８はＸ軸方向に前進もしくは後退する。Ｚ軸移動も
同様にして台床５８上にＺ軸移動用モーター５９が載置
されており、軸承６１ａ，６１ｂに軸架されたＺ軸移動
用ネジ６０はナツト付ブラケツト６２ａ，６２ｂのナツ
トと螺合し、ナツト付ブラケツト６２ａ，６２ｂは計量
シリンダー３３に一体的に取付けられている。Ｚ軸移動
用ネジ６０の両側にはＺ軸移動用ガイド６３，６３′が
平行かつ計量シリンダー３３に一体的に取付けられたス
ライド用ブラケツト６５ａ，６５ｂ，６５ａ′，６５ｂ
′に嵌挿されて摺動自在に設けられている。更にＺ軸移
動用ガイド６３，６３′は各々の両端部を台床５８に固
着された軸承６４ａ，６４ｂ，６４ａ″，６４ｂ′に軸
架されている。Ｚ軸移動用モーター５９が作動すると、
Ｚ軸移動用ネジ６０が回転し、ナツト付ブラケツト６２
ａ，６２ｂを介して計量シリンダー３３をＺ軸方向に前
進もしくは後退する。Ｘ軸移動用モーター５１及びＺ軸
移動用モーター５９には動作制御機構８０からのプログ
ラム指令に基づいて位置制御が確実に行なえるよう直流
サーボモーターが使用されるが、油圧サーボモーターに
替えてもよい。

Ｘ軸移動用ネジ５２及びＺ軸移動用ネジ６０はボールス
クリユ一等、Ｘ軸移動用ガイド及びＺ軸移動用ガイドは
ボールスライド等の摩擦係数の小さなものが使用される
。このようにして計量シリンダー３３はＺ軸方向の移動
と、Ｚ軸移動装置を載架した台床５８のＸ軸方向の移動
とによりＸ軸方向とＺ軸方向の２次元の移動制御が行な
える。即ち計量シリンダー３３と一体的に設けられた計
量機構３０及び注入機構４０はＸ軸方向及びＺ軸方向に
自在に移動し得る訳である。第６ａ図から第６ｇ図まで
は動作制御機構８０からの指令で移動機構５０が作動し
賦形金型７１へ注入機構４０が可塑性材料を注入する軌
跡の具体例を示すものである。

第６ａ図、第６ｂ図、第６ｃ図、第６ｄ図は注入ノズル
４３から注入される可塑性材料の形状がロツド状又はチ
ユーブ状のもので複雑な形状、肉厚変動の激しい成形品
、比較的小さな成形品等に用いられる。第６ｅ図及び第
６ｆ図は注入される可塑性材料の形状がフイルム状又は
シート状のもので単純な形状、肉厚変動の少ない、比較
的大きな成形品等に用いられる。第６ｇ図は軌跡を交錯
させるもので複雑な形状のもの、強度上方向性を嫌うも
の及びフアイバ一類を充填した複合材料等に用いられる
。以上説明したように、本発明は３次元の形状をもつ可
塑性材料の在来の成形方法及び装置に比較して複雑な形
状の成形品を大きさに関係なく、正確にかつ能率的に成
形することが可能になつた。

比較的複雑な形状の成形品を製造するのに有利とされて
いる射出成形と比較しても、本発明では大きな成形品が
装置の機械強度上の制約もなく賦形金型への充填上の障
害もなく確実に成形できるようになつた。射出成形機で
大きな成形品を製造するときは賦形金型に見合う強力な
型締力が必要で、プランシャー周りは勿論のこと加熱溶
融機構も含め強力なものにしなければならなかつたが、
本発明では成形品の大きさに相当する計量シリンダーを
備えればよく、賦形金型への可塑性材料注入は開放状態
で注入されるので設定圧力を考慮に入れる必要がないか
ら、比較的小さな機械で、高度の技術も要せず、安全に
、しかも容易に成形することができる。更に機械コスト
や作業面積の点でも非常に有利である。厚肉の成形品及
び厚み変動の大きい３次元形状製品の成形はどのような
成形方法でも一長一短があるが、本発明は注入工程に於
ける注入量の調整、注入速度、注入軌跡の選択等成形品
の肉厚や大きさに合わせたプログラム指令で注入される
ので可塑性材料の流動可塑化状態で賦形が自在に行なえ
るから、射出成形品より品質及び物性共に良いものが得
られる。

可塑性材料にフアイバ一を充填した所謂複合材料の場合
、射出成形機づは細いノズルやゲートを通過し短繊維と
なる、しかもゲートからの流動方向に沿つた繊維の配列
となつて成形品の物性上問題があつた。

しかし、本発明では長繊維のフアイバ一でも樹脂流路を
広くして何ら問題なく成形でき、繊維の注入方向及び賦
形時の流動方向も不規則となるから製品の物性は一層向
上したものが得られる。原反シートを製造した後、熱プ
レス機に於いて賦形する圧空成形、真空成形および圧空
真空併用成形方法ではいずれも加熱炉や再加熱装置を要
し、高度の技術と安定した品質のものを得るために長時
間を要すると共に、材料の歩留まりも悪い。

しかし、本発明では成形品とほぼ同量の流動可塑化状態
の可塑性材料が注入されるので歩留まりも良く、加熱炉
も不要で設備スペースも狭少でよく、高度の技術も必要
なく、バツチむらもなく安定して良質の成形製品を得る
ことができる。本発明は従来の成形方法及び装置では成
形し得なかつた大きな成形品や複雑な形状や肉厚変動の
激しい成形品を正確に経済的にしかも合理的に品質、物
性の優れた成形品を得ることができる等の優れた効果を
生ずるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプロツク線図、第２図は熱プレス
機以外の機構が移動機構に載架されて移動自在な本発明
の他の構成例を示すプロツク線図、第３図は本発明にお
ける動作制御系を示すプロツク線図、第４図は本発明の
装置の具体例を示す正面図、第５図は第４図の平面図、
第６ａ図から第６ｇ図までは賦形金型への注入軌跡の具
体例をそれぞれ示すものである。 １０・・・・・・加熱溶融機構、２０・・・・・・供給
機構、２２，２３，２５，２６，２８，２９・・・・・
・屈折部、２４，２７・・・・・・屈曲導管、３０・・
・・・・計量機構、３２・・・・・・シヤツトオフバル
ブ、３３・・・・・・計量シリンダー、３４・・・・・
・注入プランシャー、３５・・・・・・計量貯留室、４
０・・・・・・注入機構、４３・・・・・・注入ノズル
、４４・・・・・・ノズルバルブ、５０・・・・・・移
動機構、７０・・・・・・熱プレス機、７１・・・・・
・賦型金型、８０・・・・・・動作制御機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ）予め配合された可塑性材料を加熱溶融または
   別の手段で流動化して一定の物性を付与した流動状可塑
   性材料を形量機構に供給する工程と、（ｂ）成形品の大
   きさに応じてほぼ１バッチに相当する量の流動状可塑性
   材料を計量機構で計量して保持し、動作制御機構により
   、予めプログラムされた軌跡に従つて前記計量機構に連
   設された注入ノズルを移動すると共に、軌跡上の必要位
   置で必要量の前記流動性可塑性材料を連続または非連続
   的に開放した賦形金型内に注入する工程と、（ｃ）開放
   された賦形金型内に注入された可塑性材料が流動可塑化
   状態にある間に賦形金型を閉鎖圧縮し、その押圧力によ
   り可塑性材料を賦形金型内に充満させて冷却または加熱
   して固化させる工程とを有することを特徴とする可塑性
   材料の成形方法。 ２ 前記流動状可塑性材料の賦形金型への注入を、注入
   速度を一定にして前記注入ノズルの開度により制御して
   行う特許請求の範囲第１項記載の成形方法。 ３ 前記流動状可塑材料の賦形金型への注入を、注入速
   度を一定にして注入ノズルの移動速度の制御により行う
   特許請求の範囲第１項記載の成形方法。 ４ 前記流動状可塑性材料の賦形金型への注入を、注入
   ノズルの開度を一定にして注入速度の制御により行う特
   許請求の範囲第１項記載の成形方法。 ５ 前記流動状可塑性材料の賦形金型への注入を、注入
   ノズルの移動速度を一定にして注入速度の制御により行
   う特許請求の範囲第１項記載の成形方法。 ６ 前記流動状可塑性材料の賦形金型への注入を、注入
   速度と注入ノズルの移動速度を制御して行う特許請求の
   範囲第１項記載の成形方法。 ７ 間欠的に運転可能な可塑性材料の加熱溶融機構１０
   と；流動圧作動の注入プランジャー３４を嵌挿して先端
   部に計量貯留室３５を形成した計量シリンダー３３を具
   えた成形品により定められるほぼ１バッチに相当する流
   動状可塑性材料を保持する計量機構３０と；前記加熱溶
   融機構１０と計量機構３０とを連結し、流動状可塑性材
   料を前者から後者へ供給する供給機構２０と；前記供給
   機構２０と計量機構３０との間に設けられたシャットオ
   フバルブ３２と；前記計量機構３０に連通し、先端部に
   開閉自在なノズルバルブ４４を有する流動状可塑性材料
   の注入ノズル４３を具えた注入機構４０と；前記計量機
   構３０と注入機構４０とを一体に載架し、２次元または
   ３次元方向に移動しうる移動機構５０と；前記シャット
   オフバルブ３２およびノズルバルブ４４の開閉ならびに
   移動機構５０の移動を制御する動作制御機構８０と；前
   記ノズル４３の近傍に設けた熱プレス機７０に取付けら
   れた賦形金型７１とを有し、前記動作制御機構８０によ
   り予めプログラムされた軌跡に沿つて移動しながら軌跡
   上の任意位置において任意量の流動状可塑性材料を前記
   ノズル４３から賦形金型７１に注入して固化させるよう
   にしたことを特徴とする可塑性材料の成形装置。 ８ 加熱溶融機構１０が押出機または液送ポンプである
   特許請求の範囲第７項記載の成形装置。 ９ 加熱溶融機構１０を固定し、計量機構３０と注入機
   構４０を一体に連結して２次元または３次元方向に移動
   させる供給機構２０を複数の屈折部および屈曲導管によ
   り屈折、屈伸および屈曲可能に構成した特許請求の範囲
   第７項または第８項記載の成形装置。 １０ 加熱溶融機構１０、供給機構２０、計量機構３０
   および注入機構４０を一体に連繋して移動機構５０に載
   架し、これらを予めプログラムされた軌跡に沿つて２次
   元または３次元方向に移動できるようにした特許請求の
   範囲第７項または第８項記載の成形装置。