(57)【要約】【課題】剛性及び強度が高く、かつ、信頼性の高い複合構造体を製造すること。【解決手段】製造装置１０は、連続繊維積層板７と樹脂とから構成され、板状のパネル部と該パネル部を補強するリブ部とを有する複合材構造体の製造装置１０であって、第１金型１２及び第２金型１３を具備し、内部に空間が形成されている金型１１を備えている。第１金型１２は、リブ部に対応する空間を構成する第１金型凹部１４を有する。第２金型１３は、パネル部に対応する空間を構成する第２金型凹部１７を有する。第１金型凹部１４には、第１金型凹部１４内における位置が所定の位置となるように、連続繊維積層板７を支持するインサートピン１６が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インサート部材と樹脂とから構成され、板状の基部と該基部を補強するリブ部とを有する複合材構造体の製造装置であって、
第１パーティング面を有する第１金型及び前記第１パーティング面と対向する第２パーティング面を有する第２金型を具備し、内部に空間が形成されている金型と、
前記空間に前記樹脂を射出する射出装置と、を備え、
前記第１金型は、前記第１パーティング面から凹み、前記空間の一部であって、前記リブ部に対応する空間を構成する第１凹部を有し、
前記第２金型は、前記第２パーティング面から凹み、前記空間の一部であって、前記基部に対応する空間を構成する第２凹部を有し、
前記第１凹部には、該第１凹部内における位置が所定の位置となるように、前記インサート部材を支持可能である支持手段が設けられている複合材構造体の製造装置。
【請求項２】
前記支持手段は、前記第１パーティング面と連続する面から突出し、前記インサート部材と嵌合可能である突出部を有している請求項１に記載の複合材構造体の製造装置。
【請求項３】
前記支持手段は、前記インサート部材を下方から支持可能である突起を有している請求項１または請求項２に記載の複合材構造体の製造装置。
【請求項４】
前記支持手段は、前記第１パーティング面と連続する面へ前記インサート部材を押圧可能である押圧部を有している請求項１から請求項３のいずれかに記載の複合材構造体の製造装置。
【請求項５】
前記支持手段は、前記インサート部材の一部と嵌合する嵌合凹部を有し、
前記嵌合凹部は、前記第１パーティング面と連続する面であって対向する２つの面のいずれからも離間した位置に形成されている請求項１に記載の複合材構造体の製造装置。
【請求項６】
インサート部材と樹脂とから構成され、板状の基部と該基部を補強するリブ部とを有する複合材構造体の製造装置であって、
第１パーティング面を有する第１金型及び前記第１パーティング面と対向する第２パーティング面を有する第２金型を具備し、内部に空間が形成されている金型と、
前記空間に前記樹脂を射出する射出装置と、を備え、
前記第１金型は、前記第１パーティング面から凹み、前記空間の一部であって、前記リブ部に対応する空間を構成する第１凹部を有し、
前記第２金型は、前記第２パーティング面から凹み、前記空間の一部であって、前記基部に対応する空間を構成する第２凹部を有し、
前記第１凹部には、前記インサート部材を載置可能な載置面を有し、
前記射出装置は、前記載置面の上方から前記樹脂を射出する複合材構造体の製造装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の複合材構造体の製造装置によって製造された複合材構造体。
【請求項８】
インサート部材と樹脂とから構成され、板状の基部と該基部を補強するリブ部とを有する複合材構造体の製造方法であって、
金型の内部に形成された空間の一部であって前記リブ部に対応する凹部に、該凹部内における位置が所定の位置となるように、前記インサート部材を支持する支持工程と、
前記空間に樹脂を射出する射出工程と、を備えた複合材構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材構造体の製造装置及びその製造装置で製造された複合材構造体並びに複合材構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の成形方法の一つとしてオーバーモールド法が知られている。オーバーモールド法は、射出成形金型にインサート部材を配置し、溶融樹脂を射出することで、インサート部材と樹脂との一体成形品を得る手法である。オーバーモールド法を用いて製造した構造体を開示した文献として、例えば、特許文献１及び特許文献２がある。
【０００３】
特許文献１には、教科繊維を含有する熱可塑性樹脂シート材を、金型のキャビティにインサートし、シート材に射出装置から溶融状態の熱可塑性樹脂を射出することで得られる熱可塑性樹脂シート材と熱可塑性樹脂の射出成形体とを一体に融着した複合体及びその成形方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、射出成形用の金型内にリブ部を構成する金属材料を配置し、金型内に樹脂材料を射出成形することに得られる、金属と樹脂の複合構造体及びその成形方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５７３８６１０号公報
【特許文献２】特許第６０４９５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている成形方法で成形した複合体は、該複合体の剛性や強度に大きく影響するリブ部分にインサート部材が設けられておらず、リブ部分が剛性率等の物性値が低い射出された樹脂で形成されている。このため、複合体全体の剛性や強度が低くなり、求められる剛性や強度を満足できない問題が生じる可能性がある。
また、特許文献２に開示されている複合構造体は、リブ部分にインサート部材が設けられている。しかしながら、リブ部を構成する金属材料の支持方法について記載されておらず、金型内における金属材料の位置決めについて考慮されていない。したがって、製品ごとに金属材料の位置が異なり、製品の品質にバラつきが発生し、製品の信頼性が低下する可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、剛性及び強度が高く、かつ、信頼性の高い複合構造体を製造する複合材構造体の製造装置並びに複合材構造体を提供することを目的とする。また、剛性及び強度が高く、かつ、信頼性の高い複合構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の複合材構造体の製造装置及びその製造装置で製造された複合材構造体並びに複合材構造体の製造方法は以下の手段を採用する。
【０００９】
本発明の第１態様に係る複合材構造体の製造装置は、インサート部材と樹脂とから構成され、板状の基部と該基部を補強するリブ部とを有する複合材構造体の製造装置であって、第１パーティング面を有する第１金型及び前記第１パーティング面と対向する第２パーティング面を有する第２金型を具備し、内部に空間が形成されている金型と、前記空間に前記樹脂を射出する射出装置と、を備え、前記第１金型は、前記第１パーティング面から凹み、前記空間の一部であって、前記リブ部に対応する空間を構成する第１凹部を有し、前記第２金型は、前記第２パーティング面から凹み、前記空間の一部であって、前記基部に対応する空間を構成する第２凹部を有し、前記第１凹部には、該第１凹部内における位置が所定の位置となるように、前記インサート部材を支持可能である支持手段が設けられている。
【００１０】
上記構成では、リブ部に対応する空間を構成する第１凹部に、インサート部材を支持可能である支持手段が設けられている。これにより、第１凹部にインサート部材を支持した状態で、金型の内部の空間に樹脂を射出することで、リブ部にインサート部材が設けられた複合材構造体を製造することができる。このように、剛性や強度に大きく影響するリブ部にインサート部材を設けることができるので、剛性及び強度が高い複合材構造体を製造することができる。
【００１１】
また、支持手段は、第１凹部内における位置が所定の位置となるように、インサート部材を支持可能である。これにより、リブ部におけるインサート部材の位置を所定の位置とすることができる。したがって、製造される複合材構造体ごとの、リブ部におけるインサート部材の位置のバラつきを抑制することができる。よって、製造される複合材構造体の剛性及び強度のバラつきを抑制することができるので、信頼性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る複合材構造体の製造装置は、前記支持手段は、前記第１パーティング面と連続する面から突出し、前記インサート部材と嵌合可能である突出部を有していてもよい。
【００１３】
上記構成では、支持手段が、第１パーティング面と連続する面から突出し、インサート部材と嵌合可能である突出部を有している。これにより、突出部とインサート部材とが嵌合することで、金型に対するインサート部材の相対移動を規制することができる。したがって、確実に、リブ部におけるインサート部材の位置を所定の位置とすることができる。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る複合材構造体の製造装置は、前記支持手段は、前記インサート部材を下方から支持可能である突起を有していてもよい。
【００１５】
上記構成では、支持手段が、インサート部材を下方から支持可能である突起を有している。これにより、突起の長さを所望の長さに設定することで、リブ部におけるインサート部材の上下方向の位置を所望の位置とすることができる。
リブ部におけるインサート部材の上下方向の所望の位置とは、例えば、リブ部における上下方向の中央位置などが挙げられる。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る複合材構造体の製造装置は、前記支持手段は、前記第１パーティング面と連続する面へ前記インサート部材を押圧可能である押圧部を有していてもよい。
【００１７】
上記構成では、支持手段が、第１パーティング面と連続する面へインサート部材を押圧可能である押圧部を有している。押圧部がインサート部材を押圧することで、インサート部材を第１パーティング面と連続する面と、押圧部とで、挟持することができる。これにより、金型に対するインサート部材の相対移動を規制することができる。したがって、確実に、リブ部におけるインサート部材の位置を所定の位置とすることができる。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る複合材構造体の製造装置は、前記支持手段は、前記インサート部材の一部と嵌合する嵌合凹部を有し、前記嵌合凹部は、前記第１パーティング面と連続する面であって対向する２つの面のいずれからも離間した位置に形成されていてもよい。
【００１９】
上記構成では、支持手段が、インサート部材の一部と嵌合する嵌合凹部を有している。これにより、嵌合凹部とインサート部材の一部とが嵌合することで、金型に対するインサート部材の相対移動を規制することができる。したがって、確実に、リブ部におけるインサート部材の位置を所定の位置とすることができる。
また、嵌合凹部は、第１凹部の側面のうち、第１パーティング面と連続する面であって対向する２つの面のいずれからも離間した位置に形成されている。これにより、第１凹部内に樹脂が流入すると、第１凹部の側面とインサート部材との間に樹脂が入り込む。このとき、インサート部材は、対向する２つの面のいずれからも離間して位置しているので、樹脂は、インサート部材の両側に流入する。樹脂は冷却される際に収縮するので、樹脂が冷却する際に、樹脂と融着したインサート部材には、せん断力が作用する。上記構成では、インサート部材の両側に樹脂が流入している。これにより、インサート部材には、樹脂によるせん断力が、両側に作用するので、樹脂によるせん断力が相殺される。よって、インサート部材の片側にのみ樹脂が流入する構成と比較して、樹脂によるせん断力に起因した、インサート部材の変形を抑制することができる。
【００２０】
本発明の第２態様に係る複合材構造体の製造装置は、インサート部材と樹脂とから構成され、板状の基部と該基部を補強するリブ部とを有する複合材構造体の製造装置であって、第１パーティング面を有する第１金型及び前記第１パーティング面と対向する第２パーティング面を有する第２金型を具備し、内部に空間が形成されている金型と、前記空間に前記樹脂を射出する射出装置と、を備え、前記第１金型は、前記第１パーティング面から凹み、前記空間の一部であって、前記リブ部に対応する空間を構成する第１凹部を有し、前記第２金型は、前記第２パーティング面から凹み、前記空間の一部であって、前記基部に対応する空間を構成する第２凹部を有し、前記第１凹部には、水平方向に延びて、前記インサート部材を載置可能な載置面を有し、前記射出装置は、前記載置面の上方から前記樹脂を射出する。
【００２１】
上記構成によれば、射出装置から射出された樹脂は、インサート部材を載置面に押し付ける。これにより、第１金型に対するインサート部材の相対移動を規制することができる。したがって、確実に、リブ部におけるインサート部材の位置を所定の位置とすることができる。
【００２２】
本発明の一態様に係る複合材構造体は、上述のいずれかの複合材構造体の製造装置によって製造される。
【００２３】
上記構成では、剛性や強度に大きく影響するリブ部にインサート部材が設けられているので、剛性及び強度を向上させることができる。
【００２４】
本発明の一態様に係る複合材構造体の製造方法は、インサート部材と樹脂とから構成され、板状の基部と該基部を補強するリブ部とを有する複合材構造体の製造方法であって、金型の内部に形成された空間の一部であって前記リブ部に対応する凹部に、該凹部内における位置が所定の位置となるように、前記インサート部材を支持する支持工程と、前記空間に樹脂を射出する射出工程と、を備えている。
【００２５】
上記構成では、リブ部に対応する凹部にインサート部材を支持する支持工程を備えている。これにより、凹部にインサート部材を支持した状態で、金型の内部の空間に樹脂を射出することで、リブ部にインサート部材が設けられた複合材構造体を製造することができる。このように、剛性や強度に大きく影響するリブ部にインサート部材を設けることができるので、剛性及び強度が高い複合材構造体を製造することができる。
また、凹部内における位置が所定の位置となるように、インサート部材を支持している。これにより、リブ部におけるインサート部材の位置を所定の位置とすることができる。したがって、製造される複合材構造体ごとの、リブ部におけるインサート部材の位置のバラつきを抑制し、製造される複合材構造体の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、剛性及び強度が高く、かつ、信頼性の高い複合構造体を製造する複合材構造体の製造装置並びに複合材構造体を提供することができる。また、剛性及び強度が高く、かつ、信頼性の高い複合構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る複合材構造体を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る複合材構造体の製造方法を示す図であって、（ａ）から（ｅ）は、製造方法の各段階における製造装置の縦断面を模式的に示した図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る複合材構造体の製造方法を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は、製造方法の各段階における製造装置の縦断面を模式的に示した図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る複合材構造体の製造方法を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は、製造方法の各段階における製造装置の縦断面を模式的に示した図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る複合材構造体の製造方法を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は、製造方法の各段階における製造装置の縦断面を模式的に示した図である。
【図６】図５（ｂ）の要部拡大図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る複合材構造体の製造方法を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は、製造方法の各段階における製造装置の縦断面を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る複合材構造体の製造装置及びその製造装置で製造された複合材構造体並びに複合材構造体の製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図中のＵＰは、上方を示している。
【００２９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１及び図２を用いて説明する。
本実施形態に係る複合材構造体の製造装置（以下、単に「製造装置」ともいう。）は、例えば、航空機のドア部品を構成するパネルに用いられる複合材構造体１を製造するための装置である。複合材構造体の製造装置によって製造される複合材構造体１は、図１に示すように、板状に形成されているパネル部（基部）２と、パネル部２の板面から立設してパネル部２を補強するリブ部３とを一体的に有している。
【００３０】
パネル部２は、熱可塑性樹脂で形成されている。リブ部３は、パネル部２の板面から略垂直に立設する壁部によって構成される矩形枠体形状の枠体部４と、枠体部４の内部空間を長手方向に所定の間隔で仕切る３枚の仕切壁部５と、を有している。
枠体部４は、パネル部２と同材料である熱可塑性樹脂で形成されている。枠体部４は、枠体の長手方向に延びる一対の長手壁部４ａと、枠体の短手方向に延びる一対の短手壁部４ｂと、を有している。一対の長手壁部４ａは、略平行に設けられている。また、一対の短手壁部４ｂは、略平行に設けられている。
【００３１】
仕切壁部５は、枠体部４と同材料の熱可塑性樹脂で形成される板状の熱可塑性樹脂部６と、熱可塑性樹脂部６と面接触する連続繊維積層板（インサート部材）７とが、融着することで一体化したものである。すなわち、仕切壁部５は、板状の熱可塑性樹脂部６と板状の連続繊維積層板７とが板厚方向に重なるように構成されている。連続繊維積層板７は、シート状の連続繊維を積層することで板状にしたものであって、熱可塑性樹脂を含浸したものである。連続繊維積層板７の略中心には、板厚方向に貫通する円形の貫通孔７ａが形成されている。貫通孔７ａは、熱可塑性樹脂部６と融着する面（以下、「融着面」という。）から、反対側の面に向かうにつれて直径が大きくなるように拡径状に形成されている。
【００３２】
次に、複合材構造体１を製造する製造装置１０について図２を用いて説明する。
製造装置１０は、いわゆるオーバーモールド法で熱可塑性樹脂を成形する装置である。オーバーモールド法は、金型１１の内部に形成された空間に、インサート部材（本実施形態では、連続繊維積層板７）を配置し、該空間内に溶融樹脂を射出することで、樹脂とインサート部材との一体成形品である複合材構造体を得る成形方法である。
【００３３】
製造装置１０は、図２に示されるように、内部に空間が形成されている金型１１と、該金型１１を移動させる駆動装置（図示省略）と、金型１１の内部の空間に溶融樹脂を射出する射出装置（図示省略）と、を備えている。金型１１は、第１金型１２と、第２金型１３とを有している。第１金型１２及び第２金型１３は、各々、互いに対向するパーティング面１２ａ、１３ａを有している。本実施形態では、第１金型１２及び第２金型１３のパーティング面１２ａ、１３ａは、各々、水平面となっている。
【００３４】
第１金型１２は、第１パーティング面１２ａから凹む第１金型凹部（第１凹部）１４が形成されている。第１金型凹部１４は、金型１１の内部に形成される空間の一部であって、上述のリブ部３に対応する形状に形成される。第１金型凹部１４は、各仕切壁部５に対応する複数（本実施形態では、一例として３つ）の仕切壁部対応凹部１５と、枠体部４に対応する枠体部対応凹部１９と、を含んでいる。
第１金型１２は、各仕切壁部対応凹部１５の側面１５ａ（すなわち、第１パーティング面１２ａと連続する面であって、第１パーティング面１２ａと９０度の角度を形成する面）から突出するインサートピン（支持手段、突出部）１６を有している。インサートピン１６は、各仕切壁部対応凹部１５に１つずつ設けられている。インサートピン１６は、円柱形状の基部１６ａと、基部１６ａの先端に設けられる先端部１６ｂとを有している。先端部１６ｂは、連続繊維積層板７に形成された貫通孔７ａと対応する形状に形成されている。すなわち、先端部１６ｂは、先端に向かうにしたがってテーパ状に縮径している。
【００３５】
インサートピン１６は、油圧装置（図示省略）からの油圧によって、側面１５ａ（インサートピン１６が設けられている面）から突出しない収納位置と、側面１５ａから所定距離突出する突出位置とを移動可能に構成されている。所定距離とは、例えば、先端部１６ｂの全体は側面１５ａから突出するが、基部１６ａは側面１５ａから突出しない距離である。
【００３６】
第２金型１３は、第２パーティング面１３ａから凹む第２金型凹部（第２凹部）１７が形成されている。第２金型凹部１７は、金型１１の内部に形成される空間の一部であって、上述のパネル部２に対応する形状に形成される。
第２金型１３は、射出装置からノズル（図示省略）を介して供給される溶融樹脂の流入通路であるゲート１８を有している。ゲート１８は、第２金型１３を略水平方向に直線状に貫通する貫通孔であって、第２金型１３の外部の空間と、第２金型凹部１７と連通している。すなわち、ゲート１８は、第２金型１３の外周面に形成された入口開口１８ａと、第２金型凹部１７の側面（すなわち、第２パーティング面１３ａと直交する面）に形成される出口開口１８ｂとを有している。出口開口１８ｂは、第２金型凹部１７の側面のうち、インサートピン１６が設けられている側面１５ａと対向する側面に形成される。
【００３７】
駆動装置は、第１金型１２の第１パーティング面１２ａと第２金型１３の第２パーティング面１３ａとが面接触するように、第１金型１２または第２金型１３を移動させる。第１金型１２の第１パーティング面１２ａと第２金型１３の第２パーティング面１３ａとが面接触した状態では、第１金型凹部１４と第２金型凹部１７とは、連通して一つの閉空間を形成する。なお、駆動装置が第１金型１２または第２金型１３のどちらか一方を移動させる例について説明したが、駆動装置が移動させる金型１１は、第１金型１２または第２金型１３のどちらか一方であってもよい。
【００３８】
次に、複合材構造体１を製造する製造方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、第１金型１２の第１パーティング面１２ａと第２金型１３の第２パーティング面１３ａとを接触させていない状態において、全てのインサートピン１６を所定の突出位置まで突出させる。次に、図２（ｂ）に示すように、連続繊維積層板７を、仕切壁部対応凹部１５内に導入し、全てのインサートピン１６の先端部１６ｂに対して、連続繊維積層板７の貫通孔７ａを嵌合させる。インサートピン１６の先端部１６ｂと、連続繊維積層板７の貫通孔７ａとが嵌合することで、連続繊維積層板７は、仕切壁部対応凹部１５の側面１５ａと面接触するように、第１金型１２に支持される。このとき、連続繊維積層板７の面外方向の移動は、インサートピン１６によって規制され、面内方向の移動は、仕切壁部対応凹部１５の側面１５ａによって規制される。すなわち、連続繊維積層板７は、第１金型凹部１４内における位置が所定の位置となるように支持される（支持工程）。
【００３９】
次に、図２（ｃ）に示すように、駆動装置を駆動させて、第１金型１２の第１パーティング面１２ａと第２金型１３の第２パーティング面１３ａとを面接触させ、金型１１の型閉じ及び型締めを行う。次に、図２（ｄ）に示すように、ゲート１８を介して、第１金型凹部１４及び第２金型凹部１７に溶融樹脂を射出し、充填する（射出工程）。このとき、ゲート１８を介して射出された溶融樹脂は、連続繊維積層板７を仕切壁部対応凹部１５の側面１５ａに押し付けるように、金型１１内の閉空間に流入する。これは、ゲート１８の出口開口１８ｂが、第２金型凹部１７の側面のうち、インサートピン１６が設けられている側面１５ａと対向する側面に形成されているからである。
【００４０】
次に、溶融樹脂が固化するまで冷却する。このとき、溶融樹脂が固化しきる前に、図２（ｅ）に示すように、インサートピン１６を移動させて、インサートピン１６の先端部１６ｂと連続繊維積層板７の貫通孔７ａとの嵌合を解除する。解除する際には、インサートピン１６を収納位置まで移動させる。インサートピン１６の先端部１６ｂと連続繊維積層板７の貫通孔７ａとの嵌合を解除することで、溶融樹脂が貫通孔７ａ内に流入する。インサートピン１６の先端部１６ｂと連続繊維積層板７の貫通孔７ａとの嵌合の解除は、貫通孔７ａ内に溶融樹脂Ｒが流入する程度であって、かつ、貫通孔７ａからインサートピン１６を抜いても、連続繊維積層板７の移動を溶融樹脂Ｒが規制する程度に、溶融樹脂Ｒが固化したタイミングで行う。
射出された溶融樹脂Ｒは、連続繊維積層板７の表面を溶かすとともに、固化する際に連続繊維積層板７と融着する。
【００４１】
溶融樹脂Ｒが固化すると、駆動装置によって第１金型１２と第２金型１３とを離間させて、型開きを行う。そして、固化した溶融樹脂Ｒとインサート部材である連続繊維積層板７とが一体に融着した複合材構造体１を、金型１１から取り出す。
このようにして、複合材構造体１を製造する。
【００４２】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００４３】
本実施形態では、リブ部３に対応する空間を構成する第１金型凹部１４（詳細には、仕切壁部対応凹部１５）に、連続繊維積層板７を支持するインサートピン１６が設けられている。これにより、第１金型凹部１４に連続繊維積層板７を支持した状態で、金型１１の内部の空間に樹脂を射出することで、リブ部３に連続繊維積層板７が設けられた複合材構造体１を製造することができる。このように、剛性や強度に大きく影響するリブ部３にインサート部材である連続繊維積層板７を設けることができるので、剛性及び強度が高い複合材構造体１を製造することができる。また、インサート部材として密度が小さく、軽量である連続繊維積層板７を使用している。したがって、インサート部材として、密度の高く、重量の大きい金属を使用する構成と比較して、複合材構造体１を軽量化することができる。
【００４４】
また、インサートピン１６は、第１金型凹部１４内における位置が所定の位置となるように、連続繊維積層板７を支持可能である。これにより、リブ部３における連続繊維積層板７の位置を所定の位置とすることができる。したがって、製造される複合材構造体１ごとの、リブ部３における連続繊維積層板７の位置のバラつきを抑制することができる。したがって、製造される複合材構造体１の剛性及び強度のバラつきを抑制することができるので、信頼性を向上させることができる。
【００４５】
また、仕切壁部対応凹部１５の側面１５ａから突出し、連続繊維積層板７の貫通孔７ａと嵌合するインサートピン１６を有している。これにより、インサートピン１６と連続繊維積層板７とが嵌合することで、第１金型１２に対する連続繊維積層板７の相対移動を規制することができる。したがって、確実に、リブ部３におけるインサート部材の位置を所定の位置とすることができる。
【００４６】
また、ゲート１８の出口開口１８ｂが、第２金型凹部１７の側面のうち、インサートピン１６が設けられている側面１５ａと対向する側面に形成されている。これにより、ゲート１８を介して射出された溶融樹脂Ｒは、連続繊維積層板７を仕切壁部対応凹部１５の側面１５ａに押し付けるように、金型１１内の閉空間に流入する。したがって、溶融樹脂Ｒの流入に起因する連続繊維積層板７の移動を抑制することができる。
【００４７】
また、インサートピン１６が、側面１５ａから突出しない収納位置と、側面１５ａから所定距離突出する突出位置とを移動可能に構成され、冷却工程において、インサートピン１６を移動させて、インサートピン１６の先端部１６ｂと連続繊維積層板７の貫通孔７ａとの嵌合を解除している。これにより、連続繊維積層板７の貫通孔７ａにも溶融樹脂Ｒが充填されるので、製造装置１０で製造された複合材構造体１に貫通孔７ａが残らない。したがって、複合材構造体１の外観の美観を向上させることができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、第１金型１２が第２金型１３の上方に位置する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第２金型１３が第１金型１２の上方に位置するように（すなわち、上記実施形態で説明した例と上下逆さまになるように）してもよい。また、仕切壁部対応凹部１５のインサートピン１６が設けられる面が、水平面となるように（すなわち、インサートピン１６が上方に突出するように）、第１金型１２と第２金型１３とを配置し、インサートピン１６が設けられる面に連続繊維積層板７を載置可能となるようにしてもよい。
【００４９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について図３を用いて説明する。
本実施形態では、金型２１の構造が第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同様の構成については、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
また、本実施形態に係る製造装置２０は、図３に示すように、ゲート２８が上下方向に貫通するように、第１金型２２及び第２金型２３が配置されている。すなわち、本実施形態では、第２金型２３の上面にゲート２８の入口開口２８ａが形成されていて、第１金型２２及び第２金型２３のパーティング面２２ａ、２３ａは、各々、鉛直面となっている。
【００５１】
また、本実施形態に係る金型２１は、第１実施形態で説明したインサートピン１６が設けられていない。インサートピン１６が設けられていない代わりに、第１金型凹部２４（詳細には、仕切壁部対応凹部２５）の下面に、上方へ突出する突起２６が複数（本実施形態では、一例として２つ）設けられている。突起２６は、連続繊維積層板７を載置可能に構成されている。すなわち、突起２６は、連続繊維積層板７を下方から支持可能に構成されている。また、突起２６の上下方向の長さは、突起２６の上に連続繊維積層板７を載置した状態において、仕切壁部対応凹部２５の上下方向の中央領域に連続繊維積層板７が位置するように設定されている。すなわち、突起２６の上に連続繊維積層板７を載置した状態において、連続繊維積層板７の上端から仕切壁部対応凹部２５の上面までの距離と、連続繊維積層板７の下端から仕切壁部対応凹部２５の下面までの距離とは、略同一となる。なお、本実施形態の連続繊維積層板７には貫通孔７ａが形成されていない。
【００５２】
次に、本実施形態に係る複合材構造体の製造方法について説明する。
まず、第１金型２２の第１パーティング面２２ａと第２金型２３の第２パーティング面２３ａとを接触させていない状態において、連続繊維積層板７を、仕切壁部対応凹部２５内に導入し、突起２６の上に載置する。載置することで、連続繊維積層板７の仕切壁部対応凹部２５内での位置決めを行うとともに、連続繊維積層板７の保持を行う。
【００５３】
次に、図３（ａ）に示すように、駆動装置を駆動させて、第１金型２２の第１パーティング面２２ａと第２金型２３の第２パーティング面２３ａとを面接触させ、金型２１の型閉じ及び型締めを行う。次に、図３（ｂ）に示すように、ゲート２８を介して、第１金型凹部２４及び第２金型凹部２７に溶融樹脂Ｒを射出し、充填する。このとき、溶融樹脂Ｒは、連続繊維積層板７と仕切壁部対応凹部２５の下面との間及び連続繊維積層板７と仕切壁部対応凹部２５の上面との間にも充填される。次に、溶融樹脂Ｒが固化するまで冷却する。溶融樹脂Ｒが固化すると、駆動装置によって第１金型２２と第２金型２３とを離間させて、型開きを行う。そして、固化した溶融樹脂Ｒとインサート部材である連続繊維積層板７とが一体に融着した複合材構造体を、金型２１から取り出す。
このようにして、複合材構造体を製造する。
【００５４】
なお、本実施形態に係る複合材構造体は、第１実施形態に係る複合材構造体と異なり、枠体部４の長手壁部４ａを有さない構造となる。これは、連続繊維積層板７の側面を、第１金型２２に設けられた突起２６で直接支持していることによる。
【００５５】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、連続繊維積層板７を下方から支持する突起２６を有している。これにより、突起２６の上下方向の長さを所望の長さに設定することで、リブ部３における連続繊維積層板７の上下方向の位置を所望の位置とすることができる。すなわち、連続繊維積層板７の上下方向の両方に樹脂を充填することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、第１金型２２及び第２金型２３のパーティング面２２ａ、２３ａが、各々、鉛直面となる例について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、第１金型２２及び第２金型２３のパーティング面２２ａ、２３ａが、各々、水平面となるようにしてもよい。
また、本実施形態では、突起２６の上下方向の長さが、突起２６の上に連続繊維積層板７を載置した状態において、仕切壁部対応凹部２５の上下方向の中央領域に連続繊維積層板７が位置する長さに設定される例について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。突起２６の上に連続繊維積層板７を載置した際に、連続繊維積層板７の下端が仕切壁部対応凹部２５の下面から離間すればよい。したがって、例えば、突起２６の上に連続繊維積層板７を載置した状態において、連続繊維積層板７の上端と仕切壁部対応凹部２５の上面とが接触するように、突起２６の上下方向の長さを設定してもよい。
【００５７】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について図４を用いて説明する。
本実施形態では、金型３１の構造が第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同様の構成については、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
本実施形態に係る金型３１は、図４に示すように、第１実施形態で説明したインサートピン１６が設けられていない。本実施形態に係る製造装置３０は、インサートピン１６を設けていない代わりに、仕切壁部対応凹部３５の側面のうち、連続繊維積層板７の溶融面と対向する側面３５ｂ（すなわち、第１パーティング面３２ａと連続する面であって、第１パーティング面３２ａと９０度の角度を形成し、連続繊維積層板７と接触しない面）から突出する支持棒（押圧部）３６を備えている。また、本実施形態に係る製造装置３０は、ゲート３８が水平方向に貫通するように、第１金型３２及び第２金型３３が配置されている。すなわち、本実施形態では、第２金型３３の側面にゲート３８の入口開口３８ａが形成されていて、第２金型３３の内部に形成された空間の側面に出口開口３８ｂが形成されている。なお、本実施形態の連続繊維積層板７には貫通孔７ａが形成されていない。
【００５９】
支持棒３６は、円柱状に形成されている。また、支持棒３６は、油圧装置（図示省略）からの油圧によって、側面３５ｂ（支持棒３６が設けられている面）から突出しない収納位置と、側面３５ｂから所定距離突出する突出位置とを移動可能に構成されている。支持棒３６は、突出位置に移動することで、連続繊維積層板７を押圧する。支持棒３６は、連続繊維積層板７を押圧することで、支持棒３６と仕切壁部対応凹部３５との間に連続繊維積層板７を挟み込み、連続繊維積層板７の移動を規制する。
【００６０】
次に、本実施形態に係る複合材構造体１の製造方法について説明する。
まず、第１金型３２のパーティング面３２ａと第２金型３３の第２パーティング面３３ａとを接触させていない状態において、連続繊維積層板７を、仕切壁部対応凹部３５内に導入する。このとき、支持棒３６は、収納位置に位置している。次に、全ての支持棒３６を突出位置まで突出させて、連続繊維積層板７を押圧することで、支持棒３６と仕切壁部対応凹部３５との間に連続繊維積層板７を挟み込む。これにより、連続繊維積層板７を支持する。
【００６１】
次に、図４（ａ）に示すように、駆動装置を駆動させて、第１金型３２の第１パーティング面３２ａと第２金型３３の第２パーティング面３３ａとを面接触させ、金型３１の型閉じ及び型締めを行う。次に、図４（ｂ）に示すように、ゲート１８を介して、第１金型凹部３４及び第２金型凹部３７に溶融樹脂Ｒを射出し、充填する。このとき、ゲート３８を介して射出された溶融樹脂Ｒは、連続繊維積層板７を仕切壁部対応凹部３５の側面に押し付けるように、金型内の閉空間に流入する。これは、ゲート１８の出口開口１８ｂが、第２金型凹部１７の側面のうち、連続繊維積層板７が押し付けられている側面３５ａと対向する側面１７ａに形成されているからである。
【００６２】
次に、溶融樹脂Ｒが固化するまで冷却する。このとき、溶融樹脂Ｒが固化しきる前に、支持棒３６を収納位置に移動させる。支持棒３６を移動させることで、溶融樹脂Ｒが、支持棒３６が存在していた領域に流入する。支持棒３６の移動は、支持棒３６が存在していた領域に溶融樹脂Ｒが流入する程度であって、かつ、支持棒３６を移動させても連続繊維積層板７の移動を溶融樹脂Ｒが規制する程度に、溶融樹脂Ｒが固化したタイミングで行う。支持棒３６を移動させることで、製造装置３０で製造した複合材構造体に支持棒３６による穴が形成されないので、美観を向上させることができる。
【００６３】
溶融樹脂Ｒが固化すると、駆動装置によって第１金型３２と第２金型３３とを離間させて、型開きを行う。そして、固化した溶融樹脂Ｒとインサート部材である連続繊維積層板７とが一体に融着した複合材構造体１を、金型３１から取り出す。
このようにして、複合材構造体１を製造する。
【００６４】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、仕切壁部対応凹部３５の側面３５ａへ連続繊維積層板７を押圧する支持棒３６を有している。支持棒３６が連続繊維積層板７を押圧することで、連続繊維積層板７を側面３５ａと支持棒３６とで、挟持することができる。これにより、金型３１に対する連続繊維積層板７の相対移動を規制することができる。したがって、確実に、リブ部３における連続繊維積層板７の位置を所定の位置とすることができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、第１金型３２及び第２金型３３のパーティング面３２ａ、３３ａが、各々、水平面となる例について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、第１金型３２及び第２金型３３のパーティング面３２ａ、３３ａが、各々、鉛直面となるようにしてもよい。
【００６６】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について図５及び図６を用いて説明する。
本実施形態では、金型４１の構造が第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同様の構成については、その詳細な説明は省略する。
【００６７】
本実施形態に係る金型４１は、図５に示すように、第１金型４２の仕切壁部対応凹部４５の側面に、第１実施形態で説明したインサートピン１６は設けられていない。
【００６８】
また、本実施形態に係る製造装置４０は、ゲート４８が上下方向に貫通するように、第１金型４２及び第２金型４３が配置されている。すなわち、本実施形態では、第２金型４３の上面にゲート４８の入口開口４８ａが形成されていて、金型４１の内部に形成された閉空間の天井面に出口開口４８ｂが形成されている。また、第１金型４２及び第２金型４３のパーティング面４２ａ、４３ａは、各々、鉛直面となっている。なお、本実施形態の連続繊維積層板７には貫通孔７ａが形成されていない。
【００６９】
次に、本実施形態に係る複合材構造体１の製造方法について説明する。
まず、第１金型４２のパーティング面４２ａと第２金型４３の第２パーティング面４３ａとを接触させていない状態において、連続繊維積層板７を、仕切壁部対応凹部４５内に導入し、仕切壁部対応凹部４５の下面４５ａに載置する。
【００７０】
次に、図５（ａ）に示すように、駆動装置を駆動させて、第１金型４２のパーティング面４２ａと第２金型４３の第２パーティング面４３ａとを面接触させ、金型４１の型閉じ及び型締めを行う。次に、図５（ｂ）に示すように、ゲート４８を介して、第１金型凹部４４及び第２金型凹部４７に溶融樹脂Ｒを射出し、充填する。このとき、射出された溶融樹脂Ｒは、図５（ｂ）の矢印で示すように、第２金型４３に形成された第２金型凹部４７を流通するとともに、第２金型凹部４７から各第１金型凹部４４（より詳細には、仕切壁部対応凹部４５）に流入する。仕切壁部対応凹部４５に流入した溶融樹脂Ｒは、図６に示すように、上下方向に移動することで、連続繊維積層板７を下面に押し付ける。
【００７１】
次に、溶融樹脂Ｒが固化するまで冷却する。溶融樹脂Ｒが固化すると、駆動装置によって第１金型４２と第２金型４３とを離間させて、型開きを行う。そして、固化した溶融樹脂Ｒとインサート部材である連続繊維積層板７とが一体に融着した複合材構造体１を、金型４１から取り出す。
このようにして、複合材構造体１を製造する。
【００７２】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、連続繊維積層板７が仕切壁部対応凹部１５内の下面に載置され、金型４１の内部に形成された閉空間の天井面にゲート１８の出口開口１８ｂが形成されている。これにより、仕切壁部対応凹部１５に流入した溶融樹脂Ｒは、図６に示すように、上下方向に移動することで、連続繊維積層板７を下面に押し付ける。これにより、金型４１に対する連続繊維積層板７の相対移動を規制することができる。したがって、確実に、リブ部３における連続繊維積層板７の位置を所定の位置とすることができる。
【００７３】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について図７を用いて説明する。
本実施形態では、金型５１の構造が第１実施形態と異なっている。第１実施形態と同様の構成については、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
本実施形態に係る製造装置５０に設けられた金型５１は、図７に示すようにゲート１８が上下方向に貫通するように、第１金型５２及び第２金型５３が配置されている。すなわち、本実施形態では、第２金型５３の上面にゲート５８の入口開口５８ａが形成されていて、第１金型５２及び第２金型５３のパーティング面５２ａ、５３ａは、各々、鉛直面となっている。
【００７５】
また、本実施形態に係る金型５１は、第１実施形態で説明したインサートピン１６が設けられていない。本実施形態に係る仕切壁部対応凹部５５は、第１パーティング面５２ａから、仕切壁部対応凹部５５の底面５５ａ（すなわち、第１パーティング面５２ａと連続していない面）までの距離は、連続繊維積層板７の長さよりも短く形成されている。また、仕切壁部対応凹部５５の底面５５ａには、連続繊維積層板７の先端部分と嵌合する嵌合凹部５６が形成されている。嵌合凹部５６は、仕切壁部対応凹部５５の上面５５ｂ（第１パーティング面５２ａと連続する面）と下面５５ｃ（第１パーティング面５２ａと連続する面であって上面５５ｂと対向する面）との中間位置に形成されている。なお、本実施形態の連続繊維積層板７には貫通孔７ａが形成されていない。
【００７６】
次に、本実施形態に係る複合材構造体の製造方法について説明する。
まず、第１金型５２の第１パーティング面５２ａと第２金型５３の第２パーティング面５３ａとを接触させていない状態において、連続繊維積層板７を、仕切壁部対応凹部５５内に導入する。このとき、嵌合凹部５６に連続繊維積層板７を挿入し、嵌合させる。
【００７７】
次に、図７（ａ）に示すように、駆動装置を駆動させて、第１金型５２の第１パーティング面５２ａと第２金型５３の第２パーティング面５３ａとを面接触させ、金型５１の型閉じ及び型締めを行う。次に、図７（ｂ）に示すように、ゲート５８を介して、第１金型凹部５４及び第２金型凹部５７に溶融樹脂Ｒを射出し、充填する。次に、溶融樹脂Ｒが固化するまで冷却する。溶融樹脂Ｒが固化すると、駆動装置によって第１金型５２と第２金型５３とを離間させて、型開きを行う。そして、固化した溶融樹脂Ｒとインサート部材である連続繊維積層板７とが一体に融着した複合材構造体を、金型５１から取り出す。
このようにして、複合材構造体を製造する。
【００７８】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、連続繊維積層板７の先端部分と嵌合する嵌合凹部５６を有している。これにより、嵌合凹部５６と連続繊維積層板７とが嵌合することで、金型５１に対する連続繊維積層板７の相対移動を規制することができる。したがって、確実に、リブ部３における連続繊維積層板７の位置を所定の位置とすることができる。
【００７９】
また、嵌合凹部５６は、仕切壁部対応凹部５５の上面５５ｂ及び下面５５ｃのいずれからも離間した位置に形成されている。これにより、第１金型凹部５４内に樹脂が流入すると、第１金型凹部５４の上面５５ｂ及び下面５５ｃと連続繊維積層板７との間に樹脂が入り込む。すなわち、樹脂は、連続繊維積層板７の両側に流入する。樹脂は冷却される際に収縮するので、樹脂が冷却する際に、樹脂と融着した連続繊維積層板７には、せん断力が作用する。本実施形態では、連続繊維積層板７の両側に樹脂が流入している。これにより、連続繊維積層板７には、樹脂によるせん断力が、両側に作用するので、樹脂によるせん断力が相殺される。よって、連続繊維積層板７の片側にのみ樹脂が流入する構成と比較して、樹脂によるせん断力に起因した、連続繊維積層板７の変形を抑制することができる。また、嵌合凹部５６は、仕切壁部対応凹部５５の上面５５ｂと下面５５ｃとの中間位置に形成されている。したがって、連続繊維積層板７の両側に樹脂のせん断力は略同一の強さになるので、より連続繊維積層板７の変形を抑制することができる。
【００８０】
なお、本実施形態に係る複合材構造体は、第１実施形態に係る複合材構造体と異なり、仕切壁部の先端部分は、連続繊維積層板７のみで形成される。
【００８１】
なお、本実施形態では、第１金型５２及び第２金型５３のパーティング面５２ａ、５３ａが、各々、鉛直面となる例について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、第１金型５２及び第２金型５３のパーティング面５２ａ、５３ａが、各々、水平面となるようにしてもよい。
【００８２】
なお、本発明は、上記実施形態に係る発明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、適宜変形が可能である。
上記各実施形態では、インサート部材として連続繊維積層板７を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、インサート部材として金属材料を用いてもよい。ただし、連続繊維積層板７を用いた場合には、金属材料を用いた場合と比較して、複合材構造体を軽量化することができる。
【００８３】
また、上記各実施形態を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１      ：複合材構造体
２      ：パネル部
３      ：リブ部
４      ：枠体部
５      ：仕切壁部
６      ：熱可塑性樹脂部
７      ：連続繊維積層板
７ａ    ：貫通孔
１０    ：製造装置
１１    ：金型
１２    ：第１金型
１２ａ  ：第１パーティング面
１３    ：第２金型
１３ａ  ：第２パーティング面
１４    ：第１金型凹部
１５    ：仕切壁部対応凹部
１５ａ  ：側面
１６    ：インサートピン
１６ａ  ：基部
１６ｂ  ：先端部
１７    ：第２金型凹部
１７ａ  ：側面
１８    ：ゲート
１８ａ  ：入口開口
１８ｂ  ：出口開口
２０    ：製造装置
２６    ：突起
３０    ：製造装置
３６    ：支持棒
４０    ：製造装置
５０    ：製造装置
５６    ：嵌合凹部
【図１】
2020090047.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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