(57)【要約】【課題】複合材料の成型において、補強材繊維に樹脂材料を確実に含浸させることでき、もって要求される形状に複合材料を成型することができるプレス成型金型及びこれを用いたプレス成型方法を提供する。【解決手段】加圧軸により上下移動可能なスライドに固定される可動金型と、固定金型と、前記可動金型に設けられると共に加熱手段を有する第一入り駒と、この第一入り駒と成型素材を介して接合し、前記固定金型に設けられると共に加熱手段を有する第二入り駒とを備え、更に、前記第一入り駒又は第二入り駒を前記可動金型又は固定金型から離間させると共に前記加圧軸の駆動により押し縮められる弾性体を有し、前記加圧軸の駆動により、前記第一入り駒と第二入り駒、前記第一入り駒と可動金型、前記第二入り駒と固定金型が当接することを特徴とする。【選択図】    図１
2015112827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧軸により上下移動可能なスライドに固定される可動金型と、固定部に固定される固定金型と、前記可動金型に設けられる第一入り駒と、この第一入り駒と成型素材を介して接合すると共に前記固定金型に設けられる第二入り駒と、を備え、
前記第一入り駒及び第二入り駒はこれら第一入り駒及び第二入り駒を加熱する加熱手段を有し、
前記可動金型と第一入り駒の間又は固定金型と第二入り駒の間少なくともいずれか一方には、前記第一入り駒又は第二入り駒を前記可動金型又は固定金型から離間させると共に前記加圧軸の駆動により押し縮められる弾性体が設けられ、
前記加圧軸の駆動により、前記第一入り駒と第二入り駒、前記第一入り駒と可動金型、前記第二入り駒と固定金型が当接することを特徴とするプレス成型金型。
【請求項２】
加圧軸により上下移動可能なスライドに固定される可動金型と、固定部に固定される固定金型と、前記可動金型に設けられる第一入り駒と、この第一入り駒と成型素材を介して接合すると共に前記固定金型に設けられる第二入り駒と、を備え、
前記第一入り駒及び第二入り駒はこれら第一入り駒及び第二入り駒を加熱する加熱手段を有し、
前記可動金型又は固定金型には、前記加圧軸の駆動に先立って前記第一入り駒又は第二入り駒を上下移動させる圧力調整手段が設けられることを特徴とするプレス成型金型。
【請求項３】
前記第一入り駒及び第二入り駒には、冷却媒体が流れる冷却流路が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプレス成型金型。
【請求項４】
前記可動金型と第一入り駒の間又は固定金型と第二入り駒の間少なくともいずれか一方には、前記第一入り駒又は第二入り駒を前記可動金型又は固定金型から離間させると共に前記加圧軸の駆動により押し縮められる弾性体が設けられること特徴とする請求項２記載のプレス成型金型。
【請求項５】
プレス成型金型を用いた成型素材のプレス成型方法であって、
成型素材が配置された金型入り駒を可動金型又は固定金型から離間させた状態で、前記金型入り駒を加圧及び加熱する予備加圧工程と、
前記金型入り駒と可動金型、前記金型入り駒と固定金型を当接させた状態で、前記予備加圧工程よりも大きな圧力で金型入り駒を加圧する本加圧工程と、
前記金型入り駒と可動金型、金型入り駒と固定金型の間に隙間を形成し、前記金型入り駒から成型素材を取り出すのと同時に当該金型入り駒を加熱する昇温工程と、を含むプレス成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂加工材を含む複合材料を所定の形状に成型するためのプレス成型金型及びこれを用いたプレス成型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記プレス成型金型としては、特許文献１に開示されるものが知られている。このプレス成型金型は、雄型及び雌型からなる一対の金型から構成されており、成型素材として炭素繊維の織物、ガラス繊維織物、アラミド繊維、不織布や一方向強化材等の補強材繊維に熱可塑性樹脂を含有させた複合材料を用いている。この複合材料のプレス加工では先ず、前記雄型及び雌型を加熱し、雌型上で成型素材を加熱し、熱可塑性樹脂を軟化させる。
【０００３】
次に、加熱された成型素材を前記雄型及び雌型により加圧し、雄型及び雌型の形状を成型素材に転写させて当該成型素材を所定の形状に成型するようになっている。ここで、特許文献１のプレス成型金型を含む従来のプレス成型金型では、前記一対の金型による加圧を一回だけ行うことが通常である。尚、特許文献１のプレス成型金型では成型素材として炭素繊維の織物等の補強材繊維に熱可塑性樹脂を含有させた複合材料を用いているが、樹脂として熱硬化性樹脂を含んだ複合材料も一般に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−２６９７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように構成された従来のプレス成型金型を用いたプレス加工装置としては、一対の金型を加圧する加圧手段として油圧シリンダを用いた所謂油圧プレス機や、電動モータの回転運動をクランク機構等の偏心機構により直線運動に変換させ、雄型又は雌型が固定されたスライドを昇降させる機械式プレス機などが知られている。そして、前記油圧プレス機にあっては成型素材を所定形状に成型する上で十分な加圧力を備えるが、その加圧力が高いが故に最小圧力も高いものとなっている。このため、熱可塑性樹脂を含む複合材料を成型素材とした場合には油圧シリンダの加圧力により、前記複合材料が切れてしまったり、型崩れしてしまうといった課題があった。
【０００６】
また、熱硬化性樹脂を含む複合材料の場合には、金型の加熱により熱硬化性樹脂の表層面だけが硬化していく一方で、熱硬化性樹脂の内部までは熱が伝わらないとの現象が見られた。このため、加圧工程において、雄型及び雌型の加圧により硬化していない熱硬化性樹脂が複合材料から染み出てしまうとの課題があった。その結果、微視的に観察した場合に補強材繊維と樹脂材料とが適切に結合していない成型品や要求される形状が確保されていない成型品が製作されてしまうといった課題があった。
【０００７】
一方、機械式プレス機の場合には前記スライドが下死点に到達した時点で前記一対の金型に対して圧力が作用するように構成されている。このため、金型に対する圧力の調整を容易に行うことが難しく、成形素材として前記複合材を用いた場合に補強材繊維と樹脂材料とが適切に結合していない成型品や要求される形状が確保されていない成型品が製作されてしまう場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、成型素材として炭素繊維の織物等の補強材繊維と樹脂材料とを組み合わせた複合材料を用いたとしても、前記補強材繊維に対して樹脂材料を確実に含浸させることでき、もって要求される形状に成型することができるプレス成型金型及びこれを用いたプレス成型方法を提供することにある。
【０００９】
すなわち、本発明は、加圧軸により上下移動可能なスライドに固定される可動金型と、固定部に固定される固定金型と、前記可動金型に設けられる第一入り駒と、この第一入り駒と成型素材を介して接合すると共に前記固定金型に設けられる第二入り駒と、を備えており、前記第一入り駒及び第二入り駒はこれら第一入り駒及び第二入り駒を加熱する加熱手段を有している。
【００１０】
そして、前記可動金型と第一入り駒の間又は固定金型と第二入り駒の間少なくともいずれか一方には、前記第一入り駒又は第二入り駒を前記可動金型又は固定金型から離間させると共に前記加圧軸の駆動により押し縮められる弾性体が設けられ、前記加圧軸の駆動により、前記第一入り駒と第二入り駒、前記第一入り駒と可動金型、前記第二入り駒と固定金型が当接することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記可動金型と第一入り駒の間又は固定金型と第二入り駒の間少なくともいずれか一方に前記弾性体が設けられ、この弾性体は加圧軸により押し縮められるようになっている。更に第一入り駒及び第二入り駒が前記加熱手段を有している。このため、加圧軸による加圧に先立って前記複合材料を加圧及び加熱することができる。その結果、複合材料を構成する補強材繊維に対して樹脂材料を確実に含浸させることができ、もって複合材料を要求される形状に確実に成型することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用したプレス成型金型の第一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１のプレス成型金型が備える弾性体の配置を示す模式図である。
【図３】図１のプレス成型金型の作動状態を示す正面図である。
【図４】図１のプレス成型金型の第一の変形例を示す正面図である。
【図５】図１のプレス成型金型の第二の変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は本発明を適用したプレス成型金型の実施形態の一例を示す正面図である。このプレス成型金型１は、油圧シリンダ等の加圧軸（図示外）により上下移動自在に設けられたスライド１００と、このスライド１００との間で成型素材に対して圧力を付与する固定部１０１と、を備えるプレス加工装置に用いられる。このプレス成型金型１は、前記スライド１００に固定されてこのスライド１００と共に上下移動する可動金型２と、前記固定部１０１に固定される固定金型３と、前記可動金型２と固定金型３との間に配置される金型入り駒４と、を備える。
【００１４】
前記可動金型２は平面四角形状に形成され、固定ボルト（図以外）等により前記スライド１００に固定されている。また、この可動金型２には、その四隅に円柱状のガイド軸２１が形成され、このガイド軸２１は前記固定金型３に係合して前記可動金型２と固定金型３との相対移動を案内する機能を有する。更に、この可動金型２には、当該可動金型２を冷却するための冷却流路２２が四つ貫通して形成されている。前記冷却流路２２には復水器等の冷却手段が連結され、この冷却手段により前記冷却流路２２内に水等の冷却媒体が流入されるようになっている。
【００１５】
更に、前記可動金型２には、前記金型入り駒４と対面する位置に保持プレート２３が設けられている。この保持プレート２３は前記可動金型２よりも一周り小さい平面四角形状に形成されている。この保持プレート２３には前記可動金型２と同様に、その四隅に円柱状のガイド軸２４が立設されている。このガイド軸２４は前記保持プレート２３と相対移動する前記固定金型３の案内に利用される。
【００１６】
この保持プレート２３にはコイルスプリングからなる弾性体２５が固定されている。この弾性体２５は常に前記金型入り駒４を付勢しており、前記加圧軸が駆動していないプレス加工装置の初期状態では前記可動金型２と金型入り駒４との間に隙間を形成している。図２は前記弾性体２５の配置構成を示す模式図である。図２から把握されるように、前記弾性体２５は保持プレート２３に対して合計八つ設けられている。各弾性体２５の付勢力及び配置は前記金型入り駒４により成型される形状にあわせて適宜変更してよく、例えば保持プレート２３の中央に配置された四つの弾性体２５ａの付勢力を前記保持プレート２３の外側に配置された四つの弾性体２５ｂの付勢力よりも小さく設定するといった設計が考えられる。
【００１７】
また、前記保持プレート２３には四つの冷却流路２６が貫通して形成されている。前記冷却流路２６には復水器等の冷却手段が連結され、この冷却手段により前記冷却流路２６内に水等の冷却媒体を流入されるようになっている。この冷却流路２６は高温化した金型入り駒４を冷却し、更には成型素材を冷却するために設けられている。尚、本実施形態に係るプレス成型金型では前記可動金型２に設けられた冷却流路２２と保持プレート２３に設けられた冷却流路２６が夫々四つずつ形成されているが、これら冷却流路２２，２６の個数は適宜変更しても良い。
【００１８】
一方、前記固定金型３は平面四角形状に形成され、固定ボルト（図以外）等により前記固定部１０１に固定されている。この固定金型３の四隅には断面円形状のガイド穴３１が形成され、このガイド穴３１には前記可動金型２のガイド軸２１が係合するようになっている。また、この固定金型３には、当該固定金型３を冷却するための冷却流路３２が四つ形成されている。この冷却流路３２は復水器等の冷却手段と連結され、この冷却手段により前記冷却流路３２内に水等の冷却媒体が流入されるようになっている。
【００１９】
更に、前記固定金型３には前記金型入り駒４と対向する面に保持プレート３３が配置されている。この保持プレート３３は固定金型３よりも一周り小さい平面四角形状に形成されている。この保持プレート３３の四隅には断面円形状に形成されたガイド穴３４が形成されている。このガイド穴３４には前記可動金型２に形成されたガイド軸２４が係合するようになっている。
【００２０】
また、前記保持プレート３３には、前記金型入り駒４に向けて弾性体３５が立設されている。この弾性体３５はコイルスプリングからなり、前記弾性体２５と同様に保持プレート３３に対して合計八つ設けられている。この弾性体３５に関しても、各弾性体３５の付勢力及び配置は成型形状に応じて適宜変更しても差し支えない。そして、これら弾性体３５は常に前記金型入り駒４を付勢しており、前記加圧軸が駆動していないプレス加工装置の初期状態では前記固定金型３と金型入り駒４との間に隙間を形成している。
【００２１】
更に前記保持プレート３３には、前記保持プレート２３と同様に前記金型入り駒４を冷却するための冷却流路３６が形成されている。この冷却流路３６は復水器等の冷却手段と連結され、この冷却手段により前記冷却流路３６内に水等の冷却媒体が流入されるようになっている。尚、固定金型３には合計八つの冷却流路３２，３６が形成されているが、これら冷却流路３２，３６の個数は適宜変更しても良い。
【００２２】
次に、前記金型入り駒４について説明する。この金型入り駒４は、前記可動金型２と隙間を介して対向する第一入り駒５と、前記固定金型３と隙間を介して対向する第二入り駒６と、から構成される。前記第一入り駒５には前記保持プレート２３に固定された弾性体２５が当接するようになっており、この保持プレート２３と隙間を介して対向するようになっている。そして、この第一入り駒５は平面四角形状に形成され、四隅には固定穴５１が形成されている。この固定穴５１には前記保持プレート２３に形成されたガイド軸２４が挿入されるようになっており、これにより前記第一入り駒５は前記保持プレート２３に対する位置が固定されるようになっている。
【００２３】
また、前記第一入り駒５には成型素材を賦形するための転写成型部５２が形成され、この転写成型部５２は凹状に形成されている。更に、前記第一入り駒５には、当該第一入り駒５を加熱する加熱手段としての電熱ヒータ５３が四つ内蔵されている。この電熱ヒータ５３は前記転写成型部５２に近接して埋設されており、当該電熱ヒータ５３の熱が前記転写成型部５２に伝達されやすくなっている。また、この電熱ヒータ５３には温度制御を行うコントローラ（図示外）が接続されている。尚、本実施形態に係るプレス成型金型では四つの電熱ヒータ５３が第一入り駒５に内蔵されているが、この電熱ヒータ５３の個数は適宜変更しても良い。
【００２４】
一方、前記第二入り駒６は平面四角形状に形成され、前記第一入り駒５と略同一の大きさに形成されている。この第二入り駒６には、前記第一入り駒５の転写成型部５２に対応する凸状の転写成型部６１が形成されており、前記第二入り駒６と第一入り駒５が互いに当接した状態では前記転写成型部５２と転写成型部６１との間には隙間が形成されないようになっている。このように形成された転写成型部６１と前記転写成型部５２の間に成型素材を配置することができるようになっており、最終的にはこの成型素材が各転写成型部５２，６１に倣った形状に成型されるようになっている。また、前記第二入り駒６には前記第一入り駒５の固定穴５１に対応する貫通孔６２が四隅に形成されている。各貫通孔６２には前記ガイド軸２４が挿入されるようになっている。尚、本実施形態に係るプレス成型金型では前記転写成型部５２が凹状に、前記転写成型部６１が凸状に形成されているが、これら転写成型部５２，６１の形状は成型品に要求される形状に合わせて適宜変更されるものである。
【００２５】
更に、前記第二入り駒６には、当該第二入り駒６を加熱する加熱手段としての電熱ヒータ６３が四つ内蔵されている。この電熱ヒータ６３は前記転写成型部６１に近接して埋設されており、当該電熱ヒータ６３の熱が前記転写成型部６１に伝達されやすくなっている。また、この電熱ヒータ６３には温度制御を行うコントローラが接続されている。尚、本実施形態に係るプレス成型金型では四つの電熱ヒータ６３が第二入り駒６に内蔵されているが、この電熱ヒータ６３の個数は適宜変更しても良い。
【００２６】
このように構成された第二入り駒６はガイド機構により前記保持プレート３３に対して相対移動自在に組み付けられている。また、第二入り駒６には前記保持プレート３３に固定された弾性体３５が当接するようになっており、かかる保持プレート３３と隙間を介して対向するようになっている。尚、前記弾性体３５の構成及び機能を把握しやすくするため、図１では前記第二入り駒６と保持プレート３３の間に設けられるガイド機構を省略している。
【００２７】
以上のように形成された本実施形態に係るプレス成型金型では、前記可動金型２、固定金型３及び金型入り駒４の各部位に温度センサ（図示外）が複数内蔵されており、各部材の温度変化を正確に把握できるようになっている。そして、この温度センサの計測値に応じて、金型入り駒４に内蔵された各電熱ヒータ５３，６３及び各金型２，３に形成された各冷却流路２２，２６，３２，３６を作動させることで、プレス成型金型全体の温度調整が可能となっている。
【００２８】
次に、上記構成からなるプレス成型金型を用いたプレス成型方法について説明する。本発明において用いる成型素材としては例えば、炭素繊維の織物等の補強材繊維と、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の樹脂材料とを組み合わせた複合材料が挙げられる。そして先ず初めに、前記電熱ヒータ５３，６３を通電して第一入り駒５及び第二入り駒６を加熱させる。その後、複合材料たる成型素材を前記第一入り駒５の転写成型部５２に載置した上で、加圧軸（図示外）の駆動により前記スライド１００、可動金型２及び第一入り駒５を矢線Ａ方向へと移動させる。
【００２９】
これにより、前記保持プレート２３に形成されたガイド軸２４が第二入り駒６に形成された貫通孔６２に挿入され、前記第一入り駒５と第二入り駒６とが接合するようになる。このとき、前記成型素材は第一入り駒５の転写成型部５２と第二入り駒６の転写成型部６１によって挟まれることになる。このようにして第一入り駒５と第二入り駒６とが接合すると、前記加圧軸の圧力により各弾性体２５，３４が押し縮められる。これにより、各入り駒５，６が加圧され、前記成型素材に圧力が作用すると共に、各入り駒５，６の熱が成型素材に伝達され、この成型素材が加熱される。
【００３０】
その結果、成型素材に含有された樹脂材料が軟化して補強材繊維に含浸され、成型素材が転写成型部５２，６１に倣った形状へと成型されることになる。この時、前記第一入り駒５と可動金型２の間、第二入り駒６と固定金型３の間には隙間が形成された状態であり、成型素材に作用する圧力は弾性体２５，３５の付勢力に起因するものが大半である。このため、この成型素材は軽く変形しているだけとなっている。尚、以下の説明において、便宜上、ここまでの成型工程を「予備加圧工程」という。
【００３１】
その後、更に前記加圧軸の圧力Ｆを加え、前記スライド１００を固定部１０１へと近づけると、前記弾性体２５，３５が更に押し縮められる。そして図３に示すように、前記可動金型２と第一入り駒５が、固定金型３と第二入り駒６が接合し、前記可動金型２、第一入り駒５、第二入り駒６及び固定金型３の各部材間の隙間が排除される。その結果、前記加圧軸の圧力Ｆが前記成型素材に直接作用し、当該成型素材が転写成型部５２，６１に倣った形状に成型されることになる。以下の説明において便宜上、前記加圧軸の圧力を成型素材に直接作用させる工程を「本加圧工程」という。
【００３２】
この本加圧工程後、前記可動金型２及び固定金型３に設けられた冷却通路２２，２６，３２，３６内に冷却媒体を流入させることで、前記金型入り駒４の熱が熱容量の大きい各保持プレート２３，３３へと伝達され、更には熱容量の大きい各金型２,３へと伝達される（以下、「冷却工程」という）。この冷却工程により、第一入り駒５と第二入り駒６の間に配置された成型素材の冷却が促進され、最終的に成型素材の成型が完了する。ここで、成型品の反りの発生を防ぐとの観点からすれば、冷却工程時であっても、前記温度センサにより金型の温度分布を考慮し、適宜電熱ヒータを介して金型入り駒４を加熱させるようにしても差し支えない。
【００３３】
最後に、前記加圧軸による加圧を停止させ、前記スライド１００を固定部１０１から離間させると、第一入り駒５と第二入り駒６の間に隙間が形成される。更に、押し縮められた弾性体２５，３５が引き戻され、前記可動金型２と第一入り駒５の間、固定金型３と第二入り駒６の間に隙間が形成される。これにより、第一入り駒５と第二入り駒６の間から成型品を取り出すことができるようになる。また、この状態では前記冷却流路２２，２６，３２，３６を備える金型２，３と、電熱ヒータ５３，６３を備える各入り駒５，６とが離間しているため、これら第一入り駒５及び第二入り駒６を加熱して金型入り駒４を昇温させることができるようになっている。以下の説明において便宜上、金型入り駒４を再加熱する工程を「昇温工程」という。
【００３４】
以上のように構成された本実施形態に係るプレス成型金型によれば、前記弾性体２５，３４の構成により、前記加圧軸による本加圧工程に先立って、予備加圧工程を実現することが可能となっている。このため、成型素材として例えば樹脂材料を含んだ複合材料を用いた場合、補強材繊維に対して樹脂材料を確実に含浸させることが可能となる。その結果、油圧プレス機や機械式プレス機などプレス成型装置の種類に関係なく、多種多様のプレス成型装置に適用して前記複合材料を要求される形状を備えた成型品に成型することができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るプレス成型金型によれば、前記弾性体２５，３４の構成により前記第一入り駒５と第二入り駒６の型開きと同時に、前記第一入り駒５及び第二入り駒６を加熱することが可能となっている。このため、プレス成型の成型サイクルを短縮することが可能となっており、成型品の大量生産に適している。
【００３６】
更に、前記複合材料のプレス成型方法としては、複数の複合材料を積層させて加熱した後、この積層した複合材料を加圧するとの方法も通常行われている。このような成型方法であっても、本発明を適用したプレス成型金型を用いれば、予備加圧工程にて各複合材料同士の樹脂材料を変形させることができ、もって各複合材料同士を確実に結合させることが可能となる。
【００３７】
尚、本実施形態に係るプレス成型金型では、前記保持プレート２３と第一入り駒５との間、及び前記保持プレート３３と第二入り駒６との間に夫々弾性体２５，３５が設けられているが、予備加圧工程を実現することが可能であれば、弾性体は前記保持プレート２３と第一入り駒５との間又は前記保持プレート３３と第二入り駒６との間の少なくともいずれか一方に設けられていれば良い。また、本実施形態に係るプレス成型金型では前記弾性体２５，３５がコイルスプリングから構成されているが、前記第一入り駒５及び第二入り駒６を付勢し、前記第一入り駒５と可動金型２の間、第二入り駒６と固定金型３の間に隙間を形成する構成であればコイルスプリング以外の構成であっても差し支えない。
【００３８】
更に、本実施形態に係るプレス成型金型では、前記金型入り駒４に加熱手段のみが設けられているが、金型入り駒４の温度調整を容易にするとの観点からすれば、この金型入り駒４に対して可動金型２や固定金型３と同様に、冷却流路を設けることが好ましい。
【００３９】
次に、図４を用いて図１に示すプレス成型金型の第一の変形例を説明する。尚、図４では図１に示すプレス成型金型との差異を明確にするため、相違する構成及びこれに関連する構成にのみ符号を付する。
【００４０】
この変形例では、各保持プレート２３，３３が油圧シリンダ７を介して前記可動金型２及び固定金型３に固定されている。各油圧シリンダ７により、各保持プレート２３，３３は前記可動金型２又は固定金型３に対して矢線Ｂ方向に進退自在に設けられている。各油圧シリンダ７の加圧力は前記加圧軸の加圧力よりも小さく設定されている。ここで前述の如く、前記第一入り駒５は前記ガイド軸２４を介して保持プレート２３に組み付けられる一方、第二入り駒６はガイド機構（図示外）を介して前記保持プレート３３に組み付かれている。このため、本変形例では、前記油圧シリンダ７により前記第一入り駒５及び第二入り駒６も矢線Ｂ方向に進退自在となっている。すなわち、前記油圧シリンダ７が本発明の圧力調整手段に相当する。
【００４１】
以上のように形成された本実施形態のプレス成型金型によれば、各油圧シリンダ７の制御のみをもって、前記弾性体２５，３５の伸縮度合いを調整することが可能となっている。すなわち、前記油圧シリンダ７により、予備加圧工程における金型入り駒４に対する加圧調整を行うことが可能となっている。従って、本実施形態のプレス成型金型では前記加圧軸の駆動と関係なく、油圧シリンダ７の駆動のみをもって予備加圧工程を実現することが可能となっている、また、予備加圧工程において、加圧力の大きい加圧軸の駆動により弾性体２５，３５の付勢力を調整している図１記載のプレス成型金型に比べ、金型入り駒４に対する圧力調整が容易となっている。尚、本変形例では前記油圧シリンダ７が保持プレート２３及び保持プレート３３の両方に固定されているが、この油圧シリンダ７は保持プレート２３又は保持プレート３３の少なくともいずれか一方に設けられていれば良い。
【００４２】
このように予備加圧工程における圧力調整を容易にするとの観点からすると、図５に示す変形例も考えられる。図４に示す変形例では、前記油圧シリンダ７が保持プレート２３，３３に固定されているのに対して、図５に示す変形例では前記油圧シリンダ７が第一入り駒５及び第二入り駒６に直接固定されている。尚、図５では図１に示すプレス成型金型との差異を明確にするため、相違する構成及びこれに関連する構成にのみ符号を付する。
【００４３】
このような構成によれば、前記油圧シリンダ７の制御により、直接金型入り駒４に対する圧力調整を行うことが可能である。このような構成とする場合、前記油圧シリンダ７の制御を容易にするため、前記第一入り駒５と第二入り駒６との間に圧力センサを設け、この圧力センサの計測値に応じて油圧シリンダ７を駆動させることが考えられる。また、本変形例では前記油圧シリンダ７により各入り駒５，６を上下移動させることが可能であるため、図１に示す実施形態のように各保持プレート２３，３３と各入り駒５，６との間に弾性体２５，３５を設ける必要がない。
【００４４】
尚、図４及び図５に示す変形例では、圧力調整手段として油圧シリンダが用いられているが、前記第一入り駒５及び第二入り駒６を上下移動させることが可能であれば、油圧シリンダを用いなくともよく、例えばエアシリンダやサーボモータを用いることも可能である。
【００４５】
ここで、図１乃至図５で説明してきた本発明を適用したプレス成型金型では、前記第二入り駒６と第一入り駒５が互いに当接した状態では前記転写成型部５２と転写成型部６１との間に隙間が形成されないようになっている。その結果、成形素材を前記複合材料とした場合には前記補強材繊維に対して樹脂材料を適切に含浸させることができる。その一方で、第一入り駒５及び第二入り駒６の間に配置される成型素材の厚さが不均一の場合には成形後の成形品の厚さも不均一になる可能性がある。
【００４６】
このような課題に鑑みると、前記圧力調整手段としてサーボモータを用いることが好ましい。このように圧力調整手段としてサーボモータを用いた場合には前記第一入り駒５及び第二入り駒６の可動位置、可動速度や各金型２，３に対する角度を任意に変更することが可能となる。このため、成形素材の厚さが不均一であっても、予備加圧工程において第一入り駒５及び第二入り駒６の可動位置等を成形素材の厚さに応じて変更し、本加圧工程後に成型される成形品の厚さを均一にすることが可能となる。すなわち、前記圧力調整手段としてサーボモータを用いた場合には成形品の寸法精度を高めることが可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１…プレス成型金型、２…可動金型、３…固定金型、５…第一入り駒、６…第二入り駒、２５，３５…弾性体、５３，６３…電熱ヒータ（加熱手段）
【図１】
2015112827.tif 000003
【図２】
2015112827.tif 000004
【図３】
2015112827.tif 000005
【図４】
2015112827.tif 000006
【図５】
2015112827.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月22日(2015.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧軸によって固定部に対してスライドを昇降させるプレス加工装置に用いられて、成形素材を加圧及び加熱するプレス成型金型であって、
前記固定部に固定される固定金型と、前記スライドに固定されて前記固定金型に向けて進退する可動金型と、前記可動金型に設けられると共に加熱手段を内蔵した第一入り駒と、前記固定金型に設けられると共に加熱手段を内蔵し、前記可動金型の移動に伴って前記第一入り駒との間に成型素材を挟み込む第二入り駒と、を備え、
前記可動金型と第一入り駒の間、及び／又は前記固定金型と第二入り駒の間には、前記第一入り駒を前記可動金型から離間させる方向へ、又は当該第二入り駒を前記可固定金型から離間させる方向へ付勢する弾性体が設けられ、
前記可動金型を固定金型に向けて進出させるのに伴い、前記第一入り駒と第二入り駒が当接し、更に前記弾性体が押し縮められて前記第一入り駒と可動金型、前記第二入り駒と固定金型が当接することを特徴とするプレス成型金型。
【請求項２】
加圧軸によって固定部に対してスライドを昇降させるプレス加工装置に用いられて、成形素材を加圧及び加熱するプレス成型金型であって、
前記固定部に固定される固定金型と、前記スライドに固定されて前記固定金型に向けて進退する可動金型と、前記可動金型に設けられると共に加熱手段を内蔵した第一入り駒と、前記固定金型に設けられると共に加熱手段を内蔵し、前記可動金型の移動に伴って前記第一入り駒との間に成型素材を挟み込む第二入り駒と、を備え、
前記可動金型及び／又は固定金型には、前記前記第一入り駒と可動金型との間に隙間を形成し、又は前記第二入り駒と前記固定金型との間に隙間を形成し、前記可動金型の移動とは無関係にこれら第一入り駒と第二入り駒とを当接させる圧力調整手段が設けられ、
前記可動金型を固定金型に向けて進出させるのに伴い、前記圧力調整手段によって生じた隙間が排除され、前記第一入り駒と可動金型、前記第二入り駒と固定金型が当接することを特徴とするプレス成型金型。
【請求項３】
前記可動金型と第一入り駒の間、及び／又は前記固定金型と第二入り駒の間には、前記第一入り駒を前記可動金型から離間させる方向へ、又は当該第二入り駒を前記可固定金型から離間させる方向へ付勢する弾性体が設けられること特徴とする請求項２記載のプレス成型金型。
【請求項４】
前記可動金型及び前記固定金型には、冷却媒体が流れる冷却流路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプレス成型金型。
【請求項５】
請求項１又は請求項２記載のプレス成型金型を用いた成型素材のプレス成型方法であって、
前記第一入り駒及び前記第二入り駒の夫々を前記可動金型及び前記固定金型から離間させた状態で、これら第一入り駒及び第二入り駒の間に成形素材を挟み込み、当該第一入り駒及び第二入り駒を加熱及び加圧する予備加圧工程と、
前記第一入り駒及び前記第二入り駒の夫々を前記可動金型及び前記固定金型に当接させ、前記予備加圧工程よりも大きな圧力で当該第一入り駒及び第二入り駒を加圧する本加圧工程と、
前記本加圧工程での加圧状態のまま前記可動金型及び前記固定金型を冷却する工程と、
前記第一入り駒及び前記第二入り駒を離間させると共に、前記第一入り駒と前記可動金型の間、及び前記第二入り駒と前記固定金型の間に隙間を形成し、前記第一入り駒及び前記第二入り駒の間から成形品を取り出すのと同時に当該第一入り駒及び第二入り駒を加熱する昇温工程と、を含むプレス成型方法。