(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダに開口された樹脂供給孔及び繊維供給孔と、前記繊維供給孔を通じて前記加熱シリンダ内に繊維材料を供給する繊維供給装置を備えた可塑化ユニットにおいて、
前記繊維供給装置は、長尺の繊維材料を巻回した１乃至複数のリールと、前記リールから引き出された前記長尺の繊維材料を所定の長さに裁断する裁断部と、前記裁断部にて裁断された所定長さの繊維材料を、前記繊維供給孔を通して前記加熱シリンダ内に押し込む圧送部を備え、
前記圧送部は、前記加熱シリンダに取り付けられ、一端が前記繊維供給孔に連通する押し込みシリンダと、前記押し込みシリンダ内に摺動可能に収納された押し込みピストンと、前記押し込みシリンダのヘッド室と前記裁断部とを連通する繊維供給管と、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室内に移送する繊維移送装置を有し、
前記繊維移送装置として、前記押し込みシリンダに連結され、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室に吸引するバキューム装置を備えたことを特徴とする可塑化ユニット。
【請求項２】
前記バキューム装置に連通する排気口を前記押し込みシリンダのロッド室側に設け、前記バキューム装置は、前記押し込みシリンダの内面と前記押し込みピストンの外面との間の隙間を通して、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留した繊維材料を吸引することを特徴とする請求項１に記載の可塑化ユニット。
【請求項３】
前記バキューム装置に連通する排気口を前記押し込みシリンダのヘッド室側に設け、前記排気口には、繊維拡散防止用のフィルタを備えたことを特徴とする請求項１に記載の可塑化ユニット。
【請求項４】
加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダに開口された樹脂供給孔及び繊維供給孔と、前記繊維供給孔を通じて前記加熱シリンダ内に繊維材料を供給する繊維供給装置を備えた可塑化ユニットにおいて、
前記繊維供給装置は、長尺の繊維材料を巻回した１乃至複数のリールと、前記リールから引き出された前記長尺の繊維材料を所定の長さに裁断する裁断部と、前記裁断部にて裁断された所定長さの繊維材料を、前記繊維供給孔を通して前記加熱シリンダ内に押し込む圧送部を備え、
前記圧送部は、前記加熱シリンダに取り付けられ、一端が前記繊維供給孔に連通する押し込みシリンダと、前記押し込みシリンダ内に摺動可能に収納された押し込みピストンと、前記押し込みシリンダのヘッド室と前記裁断部とを連通する繊維供給管と、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室内に移送する繊維移送装置を有し、
前記繊維移送装置として、前記繊維供給管内に空気を吹き込む送風装置を備えると共に、前記押し込みシリンダのヘッド室側に排気口を設けたことを特徴とする可塑化ユニット。
【請求項５】
前記裁断部は、前記リールから引き出された前記繊維材料の先端部を保持し、一方向に間欠的に回転駆動して前記繊維材料を所定長さ毎に繰り出す保持ローラと、前記保持ローラの１つと対向に配置され、刃先を当該１つの保持ローラの表面に押し当てて前記保持ローラにより繰り出された前記繊維材料の先端部を裁断するカッタを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の可塑化ユニット。
【請求項６】
前記カッタとして、直線状の刃先を有する平刃カッタを用いたことを特徴とする請求項５に記載の可塑化ユニット。
【請求項７】
前記カッタとして、円形又は円弧状の刃先を有する回転カッタを用いたことを特徴とする請求項５に記載の可塑化ユニット。
【請求項８】
前記裁断部に、前記繊維材料に押し当てられた前記カッタに衝撃力を付与し、前記カッタに加わる衝撃力で前記繊維材料を裁断するハンマを備えたことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の可塑化ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂材料の可塑化に用いる可塑化ユニットに係り、特に、樹脂材料中に繊維材料を混練した複合材料の製造に好適な可塑化ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭素繊維、ガラス繊維、植物繊維、化学繊維等の繊維材料を樹脂材料中に混練してなる複合材料を製造するための可塑化ユニットが種々知られている。複合材料の可塑化方式には、予め繊維材料が混練されたペレット状の原料樹脂を加熱シリンダ内に供給する方式（例えば特許文献１の従来の技術の欄参照。）と、ペレット状の原料樹脂と短く切断された繊維材料の混合体を共通の原料供給口を通して加熱シリンダ内に供給する方式（例えば特許文献１の発明の実施の形態の欄参照。）と、ペレット状の原料樹脂とリールに巻回された長尺の繊維材料とをそれぞれ別個の原料供給口を通して加熱シリンダ内に供給する方式とがある（例えば特許文献２の要約書参照。）。
【０００３】
成形品の強度は、樹脂中に混練される繊維材料が長いほど高くなるので、高強度の成形品を製造するためには、ペレット状の原料樹脂とリールに巻回された長尺の繊維材料をそれぞれ別個の原料供給口を通して加熱シリンダ内に供給する方式の可塑化ユニットを用いることが最も望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９２５２６号公報
【特許文献２】特表２０１２−５１１４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、長尺の繊維材料を安定して加熱シリンダ内に供給することは実際上困難であり、この種の可塑化ユニットで実用的なものは未だ提供されていない。その理由は、加熱シリンダ内に送り込まれた長尺の繊維材料は、スクリュの回転に伴う剪断力や摩擦力で切断されるが、切断の程度は加熱シリンダ中の樹脂の粘度やスクリュの回転数の変動によって変化するため、均質な複合材料を安定に製造することが困難である。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、１サイクル毎に所定量の繊維材料を加熱シリンダ内に確実に供給可能で、均質な複合材料を連続的に製造可能な可塑化ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するため、加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダに開口された樹脂供給孔及び繊維供給孔と、前記繊維供給孔を通じて前記加熱シリンダ内に繊維材料を供給する繊維供給装置を備えた可塑化ユニットにおいて、前記繊維供給装置は、長尺の繊維材料を巻回した１乃至複数のリールと、前記リールから引き出された前記長尺の繊維材料を所定の長さに裁断する裁断部と、前記裁断部にて裁断された所定長さの繊維材料を、前記繊維供給孔を通して前記加熱シリンダ内に押し込む圧送部を備え、前記圧送部は、前記加熱シリンダに取り付けられ、一端が前記繊維供給孔に連通する押し込みシリンダと、前記押し込みシリンダ内に摺動可能に収納された押し込みピストンと、前記押し込みシリンダのヘッド室と前記裁断部とを連通する繊維供給管と、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室内に移送する繊維移送装置を有し、前記繊維移送装置として、前記押し込みシリンダに連結され、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室に吸引するバキューム装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記構成の可塑化ユニットは、加熱シリンダ内で樹脂材料を可塑化する可塑化工程と、リールから引き出された長尺の繊維材料を所定の長さに裁断する裁断工程と、裁断された所定長さの繊維材料を加熱シリンダ内に供給する繊維供給工程と、加熱シリンダ内で樹脂材料と繊維材料を混練する混練工程を繰り返す。可塑化工程及び混練工程は、スクリュを回転駆動することにより行われ、加熱シリンダの先端部に一定量の複合材料が貯えられるまで実行される。裁断工程は裁断部を駆動することにより行われ、繊維供給工程は圧送部を駆動することにより行われる。従って、各工程を通して均質な複合材料を製造するためには、可塑化工程中に、所定量の繊維材料を加熱シリンダ内に確実に供給することが特に重要となる。繊維供給装置に圧送部を備えると、裁断工程で得られた所定量の繊維材料を１サイクル毎に加熱シリンダ内に強制的に押し込むことができるので、可塑化樹脂中に含まれる繊維材料の比率を安定させることができ、均質な複合材料を製造できる。
【０００９】
しかしながら、裁断された繊維材料は、羽毛状となりかつ静電気を帯びるので、裁断部や繊維供給管の内部で団子状に集合したり、裁断部や繊維供給管の壁面に付着する。このため、裁断部にて１サイクル毎に所定量の繊維材料を裁断しても、そのままでは加熱シリンダ内に供給される１サイクル毎の繊維材料量にばらつきが生じやすい。そこで、繊維供給装置に繊維移送装置を備えて、繊維供給管内の繊維材料を押し込みシリンダのヘッド室内に強制的に移送するようにすると、裁断部にて裁断された所定量の繊維材料を確実に加熱シリンダのヘッド室内に移送できるので、１サイクル毎の可塑化樹脂中に添加される繊維材料の割合が均一となり、均質な複合材料を安定に製造することが可能になる。
【００１１】
本構成によると、バキューム装置の吸引力により、裁断部内や繊維供給管内で団子状に固まったり裁断部や繊維供給管の壁面に付着した繊維材料を強制的に押し込みシリンダのヘッド室内に移送できるので、１サイクル毎の繊維量を安定化でき、均質な複合材料成形品を安定に製造できる。
【００１２】
また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記バキューム装置に連通する排気口を前記押し込みシリンダのロッド室側に設け、前記バキューム装置は、前記押し込みシリンダの内面と前記押し込みピストンの外面との間の隙間を通して、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留した繊維材料を吸引することを特徴とする。
【００１３】
本構成によると、押し込みシリンダの内面と押し込みピストンの外面との間の隙間を、繊維材料が通過しにくい大きさとすることにより、繊維材料の拡散を防止するためのフィルタを省略できるので、繊維供給装置ひいては可塑化ユニットを低コストに実施できる。
【００１４】
また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記バキューム装置に連通する排気口を前記押し込みシリンダのヘッド室側に設け、前記排気口には、繊維拡散防止用のフィルタを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本構成によると、バキューム装置に連通する排気口を押し込みシリンダのロッド室側に設ける場合に比べて、裁断部内及び繊維供給管内に滞留する繊維材料にバキューム装置の強い吸引力を作用できるので、押し込みシリンダのヘッド室内への繊維材料の移送をより確実に行うことができる。
【００１６】
また本発明は、前記課題を解決するため、加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に回転可能に収納されたスクリュと、前記加熱シリンダに開口された樹脂供給孔及び繊維供給孔と、前記繊維供給孔を通じて前記加熱シリンダ内に繊維材料を供給する繊維供給装置を備えた可塑化ユニットにおいて、前記繊維供給装置は、長尺の繊維材料を巻回した１乃至複数のリールと、前記リールから引き出された前記長尺の繊維材料を所定の長さに裁断する裁断部と、前記裁断部にて裁断された所定長さの繊維材料を、前記繊維供給孔を通して前記加熱シリンダ内に押し込む圧送部を備え、前記圧送部は、前記加熱シリンダに取り付けられ、一端が前記繊維供給孔に連通する押し込みシリンダと、前記押し込みシリンダ内に摺動可能に収納された押し込みピストンと、前記押し込みシリンダのヘッド室と前記裁断部とを連通する繊維供給管と、前記裁断部内及び前記繊維供給管内に滞留する繊維材料を前記押し込みシリンダのヘッド室内に移送する繊維移送装置を有し、前記繊維移送装置として、前記繊維供給管内に空気を吹き込む送風装置を備えると共に、前記押し込みシリンダのヘッド室側に排気口を設けたことを特徴とする。
【００１７】
本構成によると、繊維供給管内に空気を吹き込むことにより繊維供給管内が負圧になるので、裁断部に滞留している繊維材料を繊維供給管内に引き込むことができる。また、繊維供給管内に滞留している繊維材料を気流によって押し込みシリンダのヘッド室内に移送することができる。よって、裁断部内や繊維供給管内に滞留する繊維量を減らすことができ、１サイクル毎の繊維材料の移送量を均一化できる。
【００１８】
また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記裁断部は、前記リールから引き出された前記繊維材料の先端部を保持し、一方向に間欠的に回転駆動して前記繊維材料を所定長さ毎に繰り出す保持ローラと、前記保持ローラの１つと対向に配置され、刃先を当該１つの保持ローラの表面に押し当てて前記保持ローラにより繰り出された前記繊維材料の先端部を裁断するカッタを有することを特徴とする。
【００１９】
本構成によると、保持ローラの１つに対向させてカッタを配置し、当該ローラとカッタとの間で繊維材料を裁断するので、カッタに対向させて他の部材を配置する必要がなく、繊維供給装置ひいては可塑化ユニットを小型に実施できる。
【００２０】
また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記カッタとして、直線状の刃先を有する平刃カッタを用いたことを特徴とする。
【００２１】
本構成によると、カッタの駆動機構として、平刃カッタを保持ローラの１つに接近させる方向及び当該保持ローラの１つから離隔させる方向に往復駆動する往復駆動機構のみを備えれば良いので、繊維供給装置ひいては可塑化ユニットを小型かつ低コストに実施できる。
【００２２】
また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記カッタとして、円形又は円弧状の刃先を有する回転カッタを用いたことを特徴とする。
【００２３】
本構成によると、回転カッタの回転機構と往復駆動機構が必要になるが、平刃カッタを用いた場合よりも高い裁断能力を期待できる。
【００２４】
また本発明は、前記構成の可塑化ユニットにおいて、前記裁断部に、前記繊維材料に押し当てられた前記カッタに衝撃力を付与し、前記カッタに加わる衝撃力で前記繊維材料を裁断するハンマを備えたことを特徴とする。
【００２５】
本構成によると、ハンマにより加えられる衝撃力で繊維材料を裁断できるので、単にカッタを押し付ける場合に比べて、繊維材料をより容易かつ確実に裁断できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の可塑化ユニットは、繊維材料の圧送部に押し込みシリンダ及び押し込みピストンと、裁断部内及び繊維供給管内に滞留した繊維材料を押し込みピストンのヘッド室内に移送する繊維移送装置を備えたので、所定量の繊維材料を加熱シリンダ内に確実に供給することができ、均質な複合材料を連続的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態に係る可塑化ユニットの構成図である。
【図２】実施の形態に係るハンマ機構を備えた裁断部の構成図である。
【図３】実施の形態に係る可塑化ユニットの動作説明図である。
【図４】実施の形態に係る可塑化ユニットの他の構成図である。
【図５】実施の形態に係る可塑化ユニットの更に他の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る可塑化ユニットの実施の形態を、図を用いて説明する。
【００２９】
図１に、実施の形態に係る可塑化ユニットの構成を示す。この図から明らかなように、本例の可塑化ユニットは、加熱シリンダ１と、加熱シリンダ１内に回転可能かつ前後進可能に収納されたスクリュ２と、加熱シリンダ１内に所定長さの繊維材料Ａ２を供給する繊維供給装置３を有している。
【００３０】
加熱シリンダ１は、スクリュ２を回転可能かつ前後進可能に収納可能な内径を有する円筒形に形成されており、その長さ方向の中央部よりも先端側に繊維供給孔１ａが開設されている。また、長さ方向の中央部よりも後端側には、図示しない樹脂供給孔が開設されている。なお、加熱シリンダ１の周囲には、図示しないヒータが巻回されており、樹脂供給孔を通して加熱シリンダ１内に供給された樹脂材料を溶融可能な適温に加熱している。
【００３１】
スクリュ２は、スクリュインライン式射出装置に備えられるものと同様のものであり、長さ方向にスクリュフライトが所要のピッチで形成されている。加熱シリンダ１内でスクリュ２を回転駆動すると、加熱シリンダ１内の樹脂材料〈繊維材料Ａ２の供給後は、繊維材料を含む。）が混練されて摩擦熱及び剪断熱が発生する。加熱シリンダ１内の樹脂材料は、内部で発生した摩擦熱及び剪断熱と、加熱シリンダ１の周囲に巻回されたヒータからの伝熱によって可塑化される。加熱シリンダ１内で混練された可塑化樹脂と繊維材料の複合材料は、スクリュ２の送り作用によって加熱シリンダ１の前方に順次移送され、加熱シリンダ１の最先端部に設けられた樹脂溜め部に貯えられる。可塑化・混練工程の終了後、スクリュ３を前進駆動すると、樹脂溜め部に貯えられた可塑化樹脂と繊維材料の複合材料が、加熱シリンダ１の先端に開口された図示しない排出口から外部に排出される。
【００３２】
繊維供給装置３は、長尺の繊維材料Ａ１を巻回したリール１１と、前記リール１１から引き出された長尺の繊維材料Ａ１を裁断して、所定長さの繊維材料Ａ２を得る裁断部１２と、裁断部１２にて裁断された所定長さの繊維材料Ａ２を、繊維供給孔１ａを通して加熱シリンダ１内に押し込む圧送部１３を備えている。なお、図１の例では、リール１１が１つのみ備えられているが、複数のリール１１を備えることも勿論可能であり、複数のリール１１を備えることの方がむしろ普通である。繊維材料Ａ１としては、例えば繊維径が１０〜２４μｍの素線を数千本束ねたものが用いられる。
【００３３】
裁断部１２は、リール１１から引き出された長尺の繊維材料Ａ１の先端部を挟み込んで保持する保持ローラ１４ａ、１４ｂと、一方の保持ローラ１４ａの回転中心を通る直線上に配置されたカッタ１５を備えている。なお、リール１１と保持ローラ１４ａ、１４ｂとの間には、１乃至複数の案内ローラを備えることも可能である。また、裁断部１２は、繊維材料Ａ２の飛散を防ぐため、全体をカバーで覆うことが望ましい。更に、裁断部１２には、静電気による繊維材料Ａ２の付着を防止するため、静電気除去装置を付設することが望ましい。
【００３４】
２つの保持ローラ１４ａ、１４ｂのうち、一方の保持ローラ１４ａは、モータ１６により回転される原動ローラであり、他方の保持ローラ１４ｂは、一方の保持ローラ１４ａの回転に伴って回転される従動ローラである。保持ローラ１４ａは、長尺の繊維材料Ａ１を繰り出す方向に間欠的に回転駆動され、１回転毎に長尺の繊維材料Ａ１を予め設定された所定長さずつ繰り出す。保持ローラ１４ａの回転量、即ち、長尺の繊維材料Ａ１の繰り出し量は、製造しようとする複合材料に求められる物性に応じて調整される。
【００３５】
カッタ１５としては、直線状の刃先を有する平刃カッタを用いることもできるし、円形又は円弧状の刃先を有する回転カッタを用いることもできる。平刃カッタを用いる場合には、刃先を保持ローラ１４ａの回転中心に向けて配置する。また、回転カッタを用いる場合には、カッタ１５の回転面を保持ローラ１４ａの回転中心を通る直線上に配置する。カッタ１５として平刃カッタを用いると、カッタ駆動機構として、平刃カッタを保持ローラ１４ａに接近させる方向及び保持ローラ１４ａから離隔させる方向に往復駆動する往復駆動機構のみを備えれば良いので、繊維供給装置４の構成を簡略化でき、可塑化ユニットを小型かつ低コストに実施できる。また、カッタ１５として、回転カッタを用いると、カッタ１５の回転機構と往復駆動機構とが必要になるが、カッタ１５の回転力と押し付け力の合力で繊維材料Ａ１を裁断するので、平刃カッタを用いた場合よりも高い裁断能力を期待できる。
【００３６】
カッタ１５は、平刃カッタであるか回転カッタであるかによらず、所要のカッタ駆動機構に取り付けられ、保持ローラ１４ａに接近する方向及び保持ローラ１４ａから離隔する方向に往復駆動される。図１の例では、カッタ駆動機構が、クランク２１と、一端がクランク２１に回転可能に連結されたロッド２２と、ロッド２２の他端に回転可能に連結された刃物台を兼ねるスライダ２３からなるスライダクランク機構をもって構成されており、カッタ１５は、刃先を外側に向けてスライダ２３に取り付けられている。カッタ１５の動作範囲は、刃先が保持ローラ１４ａの表面に当接するか、或いは、保持ローラ１４ａの表面よりも若干内側に食い込む程度の位置まで前進し、保持ローラ１４ａとカッタ１５の刃先との間に繊維材料Ａ１を挿通可能なスペースが形成される位置まで後退するように調整される。
【００３７】
クランク２１を回転駆動すると、ロッド２２を介してカッタ１５が保持ローラ１４ａに接近する方向又は保持ローラ１４ａから離隔する方向に交互に移動する。保持ローラ１４ａは、カッタ１５が保持ローラ１４ａから離隔している所要のタイミングで回転し、所定量の繊維材料Ａ１を繰り出す。カッタ１５は、繊維材料Ａ１の繰り出しが完了した後に保持ローラ１４ａに接近する方向に移動し、刃先が保持ローラ１４ａの表面に押し当てられる。これにより、繊維材料Ａ１の先端部が裁断され、所定長さの繊維材料Ａ２が得られる。このように、本例の可塑化ユニットは、一方の保持ローラ１４ａをカッタ受けとして利用するので、カッタ受け部材を別途用意する必要がなく、繊維供給装置３ひいては可塑化ユニットを小型かつ低コストに実施できる。なお、加熱シリンダ１から複合材料が排出されてから、次の複合材料が排出されるまでの１サイクル中にカッタ１５を複数回往復駆動することもできる。この場合、カッタ１５の往復回数は、複合材料中に添加すべき繊維量に応じて調整される。
【００３８】
裁断部１２には、繊維材料Ａ１に押し当てられたカッタ１５に衝撃力を付与し、カッタ１５に加わる衝撃力で繊維材料Ａ１を裁断するハンマ機構を備えることもできる。カッタ１５にハンマの衝撃力を加えると、瞬間的に大きな力が繊維材料Ａ１に加わるので、単にカッタ１５を押し付ける場合に比べて、繊維材料Ａ１の裁断をより容易かつ確実に行うことができる。
【００３９】
図２に、ハンマ機構を備えた裁断部１２の一例を示す。本例の裁断部１２は、モータにより回転駆動されるカム板３１と、ロッド３２を介してカム板３１に連結されたスライダ３３と、スライダ３３の移動方向に沿って摺動自在に保持された摺動ピン３４と、摺動ピン３４の先端部に固定された刃物台３５とを備えている。スライダ３３と刃物台３５との間には、刃物台３５を常時保持ローラ１４ａ側に付勢する第１ばね部材３６ａが設けられる。また、本例の裁断部１２は、略コの字形に形成されたハンマ３７と、ハンマ３７を保持するハンマ保持部材３８を備えている。ハンマ保持部材３８はスライダ３３に固定されており、ハンマ保持部材３８とハンマ３７との間には、ハンマ３７を常時刃物台３５側に付勢する第２ばね部材３６ｂが設けられている。ハンマ３７の一端は、刃物台３５の背面側に配置され、ハンマ３７の他端は、カム板３１によって操作可能な所要の位置に配置される。符号３９は、ハンマ３７の他端に設けられたローラを示している。
【００４０】
上記のように構成されたハンマ機構付きの裁断部１２は、カム板３１を矢印イの方向に回転することにより、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）の順番にカッタ１５の位置が変化する。まず、図２（ｂ）に示すように、ローラ３９がカム板３１のカム面から離れている状態においては、スライダ３３、刃物台３５及びカッタ１５が、保持ローラ１４ａから離れた位置にある。この状態においては、ハンマ３７が第２ばね部材３６ｂの弾性力により刃物台３５の背面側に密着されている。カム板３１が回転して、カム板３１の最大リフト点がローラ３９を押圧する位置に至ると、図２（ｃ）に示すように、スライダ３３、刃物台３５及びカッタ１５が前進し、カッタ１５の刃先が保持ローラ１４ａに押し当てられる。この状態においては、ハンマ３７の他端部が刃物台３５の背面から離れる。カム板３１が更に回転して、カム板３１の最大リフト点がローラ３９を乗り越えると、図２（ａ）に示すように、第２ばね部材３６ｂの弾性力によってハンマ３７が前進駆動し、その端部が刃物台３５の背面を保持ローラ１４ａ側に叩く。これにより、カッタ１５に衝撃力を付与することができる。
【００４１】
圧送部１３は、押し込みシリンダ４１と、当該押し込みシリンダ４１内に摺動可能に収納された押し込みピストン４２と、当該押し込みピストン４２を往復駆動するエアシリンダ等のアクチュエータ４３と、押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａと裁断部１２とを連通する繊維供給管４４と、裁断部１２内及び繊維供給管４４内に滞留した繊維材料Ａ２を押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ内に強制的に移送する繊維移送装置４５とを有する。
【００４２】
押し込みシリンダ４１は、両端が開口された円筒体をもって構成されており、下端部の開口が繊維供給孔１ａと連通するようにして、加熱シリンダ１に取り付けられる。また、押し込みシリンダ４１の上端部には、アクチュエータ４３が取り付けられる。押し込みピストン４２は、アクチュエータ４３の駆動軸４３ａと連結されており、アクチュエータ４３により押し込みシリンダ４１内で往復駆動される。押し込みシリンダ４１の下部には、繊維供給管２４の一端が連結され、押し込みシリンダ４１の上部には、排気管４６が設けられる。
【００４３】
図１の例では、繊維移送装置４５として、排気管４６に連結されたバキューム装置（真空ポンプ）が備えられている。バキューム装置４５を起動すると、押し込みシリンダのロッド室４１ｂ、押し込みシリンダ４１の内面と押し込みピストン４２の外面との間の隙間及び押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａを通して、裁断部１２内及び繊維供給管４４内に滞留した繊維材料Ａ２を押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ内に吸引できる。よって、繊維材料Ａ２が裁断部１２内や繊維供給管４４内で団子状に固まったり、裁断部１２や繊維供給管４４の壁面に付着した場合にも、気流の力で強制的に押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ内に移送できるので、１サイクル毎の加熱シリンダ１内に供給される繊維材料Ａ２の繊維量を安定化でき、均質な複合材料の製造が可能になる。また、本構成の圧送部１３は、押し込みシリンダ４１の内面と押し込みピストン４２の外面との間の隙間を、繊維材料Ａ２が通過しにくい大きさとすることにより、繊維材料Ａ２の拡散を防止するためのフィルタを省略できるので、繊維供給装置３ひいては可塑化ユニット１を低コストに実施できる。但し、繊維材料Ａ２の拡散防止をより確実に行うため、排気管４６内にフィルタを設けることも勿論可能である。
【００４４】
以下、図３を用いて実施の形態に係る可塑化装置の動作について説明する。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、前サイクルの繊維供給工程が終了したとき、裁断部１２には繊維材料Ａ２が残っておらず（ほとんど残っていない状態を含む。）、保持ローラ１４ａ、１４ｂは停止している。また、ピストン４２は下端部まで下降しており、繊維供給管４４を塞ぐと共に、排気口４６を開口している。
【００４６】
次サイクルの繊維供給工程が開始されると、図３（ｂ）に示すように、保持ローラ１４ａ、１４ｂが矢印の方向に回転され、保持ローラ１４ａ、１４ｂの下方に所定長さの繊維材料Ａ１が繰り出される。カッタ１５は、保持ローラ１４ａ、１４ｂの下方に所定長さの繊維材料Ａ１が繰り出された後に前進駆動を開始し、刃先が保持ローラ１４ａの表面に接するか、保持ローラ１４ａの表面よりも内側に食い込むまで前進する。これにより、カッタ１５と保持ローラ１４ａとの間で繊維材料Ａ１が裁断され、裁断部１２の底部に所定長さの繊維材料Ａ２が貯えられる。また、一部の繊維材料Ａ２は、繊維供給管４４内に入り込む。繊維材料Ａ１を裁断したカッタ１５は、図３（ｃ）に示すように、クランク２１の回転に伴って原位置まで後退する。
【００４７】
繊維材料Ａ１の裁断が終了した後、圧送部１３に備えられたアクチュエータ４３が起動され、図３（ｃ）に示すように、押し込みピストン４２が上昇駆動される。これにより、繊維供給管４４と押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａとが連通する。なお、押し込みピストン４２の上昇時にも、排気口４６は開状態のまま維持される。
【００４８】
押し込みピストン４２の上昇後、バキューム装置４５（図１参照）が起動され、排気口４６と連通する押し込みシリンダ４１のロッド室４１ｂ、押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ、繊維供給管４４及び裁断部１２が真空引きされる。これにより、裁断部１２と押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａとの間に気圧差が生じ、裁断部１２の底部に貯えられた裁断後の繊維材料Ａ２、及び、繊維供給管４４内に侵入した裁断後の繊維材料Ａ２が、図３（ｄ）、（ｅ）に示すように、繊維供給管４４を通って押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａに移動する。
【００４９】
しかる後に、図３（ｆ）に示すように、アクチュエータ４３を起動してピストン４２を下降し、繊維供給孔１ａを通して加熱シリンダ１内に繊維材料Ａ２を押し込む。
【００５０】
実施の形態に係る可塑化ユニットは、繊維供給装置３の圧送部１３に、裁断部１２にて裁断された所定長さの繊維材料Ａ２を、繊維供給管４４を通して強制的に押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ内に移動させるバキューム装置４５を備えたので、裁断部１２にて得られた所定量の繊維材料Ａ２を１サイクル毎に加熱シリンダ１内に確実に押し込むことができる。よって、各サイクルを通じて可塑化樹脂中に含まれる繊維材料の比率を安定させることができ、均質な複合材料を連続的に製造できる。
【００５１】
なお、前記実施の形態では、押し込みシリンダ４１の上部に排気管４６を連結したが、図４に示すように、押し込みシリンダ４１の下部に排気管４６を連結することもできる。この場合には、排気管４６内に繊維材料Ａ２の拡散を防止するためのフィルタ４７を設ける。繊維材料Ａ２の供給量のバラツキをなくすため、フィルタ４７の内面と押し込みシリンダ４１の内面とは、面位置に配置することが望ましい。押し込みシリンダ４１の下部に排気管４６を連結すると、押し込みシリンダ４１の上部に排気管４６を連結する場合に比べて、裁断部１２内及び繊維供給管４４内の繊維材料Ａ２にバキューム装置４５のより強い吸引力を作用できるので、裁断部１２及び繊維供給管４４から押し込みシリンダ４１のヘッド室４１ａ内への繊維材料Ａ２の移送をより確実に行うことができる。
【００５２】
また、前記実施の形態では、繊維移送装置であるバキューム装置４５を押し込みシリンダ４１に連結したが、図５に示すように、繊維移送装置である送風装置４８を繊維供給管４４に設けられた給気管４９に連結する構成とすることもできる。この場合には、繊維材料Ａ２の移送をより確実にするため、押し込みシリンダ４１には、フィルタ４７を備えた排気管４６を連結する。このようにすると、送風装置４８から供給される気流によって繊維供給管４４内が負圧となり、裁断部１２内に滞留している繊維材料Ａ２が繊維供給管４４内に引き込まれると共に、繊維供給管４４内に滞留している繊維材料Ａ２が気流に押されて、押し出しシリンダ４１のヘッド室４１ａに移送される。よって、本構成によっても、均質な複合材料を連続的に製造できる。勿論、バキューム装置４５と送風装置４８を併用することも可能である。
【００５３】
さらに、前記実施の形態では、加熱シリンダ１内にスクリュ２を回転可能かつ前後進可能に収納したが、スクリュ２を回転可能にのみ加熱シリンダ１内に収納する構成とすることもできる。この場合には、スクリュ２の送り作用により、加熱シリンダ１の先端部から複合材料が連続的に押し出される。
【符号の説明】
【００５４】
１…加熱シリンダ、１ａ…繊維供給孔、２…スクリュ、３…繊維供給装置、１１…リール、１２…裁断部、１３…圧送部、１４ａ、１４ｂ…保持ローラ、１５…カッタ、１６…モータ、１７…回転ドラム、２１…クランク、２２…ロッド、２３…刃物台を兼ねるスライダ、３１…カム板、３２…ハンマ部材、３３…弾性部材、４１…押し込みシリンダ、４２…押し込みピストン４２と、４３…エアシリンダ等のアクチュエータ、４３ａ…アクチュエータの駆動軸、４４…繊維供給管、４５…繊維移送装置（バキューム装置、送風装置）、４６…排気管、４７…フィルタ、４８…送風装置、４９…給気管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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