(57)【要約】【課題】型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、材料供給装置の構造を複雑化させることなく、下型の所望の位置に溶融材料を供給する。【解決手段】型開された下型１３に対して材料供給装置１５から溶融材料Ｍを供給し、その後に下型１３と上型１２を閉鎖して前記溶融材料Ｍを圧縮する圧縮成形装置１１は、プレス装置１４の加圧位置ａ２を含み一側および他側方向へ移動可能な下型１３と、下型１３の移動方向Ｘと交差方向Ｙに移動可能な材料供給装置１５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、
プレス装置の加圧位置を含み一側および他側方向へ移動可能な下型と、
前記下型の移動方向と交差方向に移動可能な材料供給装置とを備えたことを特徴とする圧縮成形装置。
【請求項２】
型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、
プレス装置の加圧位置を含み該加圧位置とプレス装置の外部との間で移動可能な下型と、
前記下型の移動方向と交差方向に移動可能な材料供給装置とを備えたことを特徴とする圧縮成形装置。
【請求項３】
型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、
プレス装置の加圧位置を含み一側および他側方向へ移動可能であって、かつ前記下型の移動方向と交差方向にも移動可能な下型と、
プレス装置の外部の下型の上方に移動可能な材料供給装置とを備えたことを特徴とする圧縮成形装置。
【請求項４】
型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、
プレス装置の加圧位置を含み一側および他側方向へ移動可能な下型と、
前記下型の移動方向と交差方向に移動可能な材料供給装置とを備え、
前記一側および他側方向への下型の移動と、
前記下型の移動方向と交差方向への材料供給装置の移動を同時または交互に実行して溶融材料を供給し、
前記下型をプレス装置の加圧位置に固定し、
プレス装置の上型を下降させて、溶融材料を圧縮することを特徴とする圧縮成形方法。
【請求項５】
前記材料供給装置から供給される溶融材料は、炭素繊維と樹脂の混合材料であることを特徴とする請求項４に記載の圧縮成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置および圧縮成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂等の溶融材料を型内で圧縮して成形する方法としては、型閉されたキャビティ内に溶融材料を射出装置から射出し、更に圧縮する射出圧縮成形方法が知られている。しかし前記射出圧縮成形方法は、射出時に溶融材料に高圧が掛かり繊維材料等が損傷を受ける場合があるという問題や溶融材料の流動性が悪い場合に射出時に充填が困難な場合があるという問題があり、型を開いた状態で溶融材料を下型のキャビティ面に供給後に上型と下型を閉鎖して圧縮を行う圧縮成形方法も知られている。後者の圧縮成形の場合、ポットから比較的硬めで原型を留めた溶融材料が型内に供給されるトランスファ成形とも呼ばれる圧縮成形と、射出装置または押出装置から流動状態の溶融材料が型内に供給されるスタンピング成形とも呼ばれる圧縮成形がある。
【０００３】
前記のスタンピング成形の場合は、材料供給装置から下型のキャビティ面に最適なバランスで溶融材料を供給する必要がある。しかしながら前記キャビティ面の形状が不定形であって突出した部分がある場合や面積が広い場合などは、ノズルが前後方向に移動するだけの供給装置では、必要な個所に最適なバランスで溶融材料を供給できない場合がある。
【０００４】
このような問題を解決するために特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献１、特許文献２では、材料供給装置のノズルの先端の供給孔の長さ方向の寸法は、キャビティの幅に対応した長さではなくてもっと短くなっている。そしてノズルがＸ軸方向およびＹ軸方向に水平面上を移動できるため、下型のキャビティ面の所望の位置に溶融材料を供給することができる。しかしながら特許文献１では、重量の大きい材料供給装置を前後左右に移動させるための移動装置は、複雑かつ大掛かりになるという問題があった。また特許文献２のように材料供給装置のプランジャの部分だけをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させることも考えられるが、それでも装置が複雑かつ大掛かりになり、操業停止時のメンテナンス（プランジャやノズル内の樹脂交換等）もより一層面倒なものになるという問題があった。
【０００５】
また材料供給装置から下型への溶融材料の供給位置については、特許文献３のように、プレス装置の外部に下型を移動させた上で、前記下型に材料供給装置から溶融材料を供給することも行われている。しかしながら特許文献３については、下型を移動させて材料供給装置から溶融材料を供給する位置を変えただけであり、上記の下型のキャビティ面の最適な位置に溶融材料を供給するという点については何ら解決策が示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６１−４７６０９号公報（実用新案登録請求の範囲、第１図）
【特許文献２】特開昭５６−１２９１５１号公報（請求項９、図４）
【特許文献３】特開昭６０−１３２７４３号公報（請求項１、図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、特許文献１、特許文献２では、下型のキャビティ面の最適な位置に溶融材料を供給するために、材料供給装置の構造が大掛かりになりすぎるという問題があった。また特許文献３は、プレス装置の型開間隔を狭めることが出来る場合があるが、下型のキャビティ面の最適な位置に溶融材料を供給する上で、最適な機構とは言えないものであった。
【０００８】
そこで本発明の圧縮成形装置および圧縮成形方法は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、材料供給装置の構造を複雑化させることなく、下型の所望の位置に溶融材料を供給することができる圧縮成形装置および圧縮成形方法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】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の圧縮成形装置は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、プレス装置の加圧位置を含み一側および他側方向へ移動可能な下型と、前記下型の移動方向と交差方向に移動可能な材料供給装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の圧縮成形装置は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、プレス装置の加圧位置を含み該加圧位置とプレス装置の外部との間で移動可能な下型と、前記下型の移動方向と交差方向に移動可能な材料供給装置とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の圧縮成形装置は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、プレス装置の加圧位置を含み一側および他側方向へ移動可能であって、かつ前記下型の移動方向と交差方向にも移動可能な下型と、プレス装置の外部の下型の上方に移動可能な材料供給装置とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の圧縮成形方法は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、プレス装置の加圧位置を含み一側および他側方向へ移動可能な下型と、前記下型の移動方向と交差方向に移動可能な材料供給装置とを備え、前記一側および他側方向への下型の移動と、前記下型の移動方向と交差方向への材料供給装置の移動を同時または交互に実行して溶融材料を供給し、前記下型をプレス装置の加圧位置に固定し、プレス装置の上型を下降させて、溶融材料を圧縮することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の圧縮成形方法は、請求項４において、前記材料供給装置から供給される溶融材料は、炭素繊維と樹脂の混合材料であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧縮成形方法および圧縮成形装置は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形装置において、プレス装置の加圧位置を含み一側および他側方向へ移動可能な下型と、前記下型の移動方向と交差方向に移動可能な材料供給装置とを備えているので、材料供給装置の構造を複雑化させることなく、下型の所望の位置に溶融材料を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の圧縮成形装置の平面図である。
【図２】平面図において矢印Ａ方向から見た正面図である。
【図３】平面図において矢印Ｂ方向から見た側面図である。
【図４】別の実施形態の圧縮成形装置の要部を拡大した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１ないし図３により本実施形態の圧縮成形装置１１について説明する。本実施形態の圧縮成形装置１１は、炭素繊維を含有する樹脂が溶融された溶融材料Ｍを上型１２と下型１３の間で圧縮するプレス装置１４と、前記溶融材料Ｍの材料供給装置１５，１６が設けられている。そしてプレス装置１４と第１の材料供給装置１５による供給位置ａ１の間には下型１３の移動装置１７が設けられている。
【００１７】
プレス装置１４について説明すると、図２および図３に示されるように、下盤である固定盤１８の四隅近傍には４本のタイバ１９が立設されており、タイバ１９の上部は、上盤である受圧盤２０の四隅近傍に固定されている。また固定盤１８と受圧盤２０の間には、可動盤２１がタイバ１９に挿通されて上下方向に移動可能となっている。受圧盤２０には型締機構である型締シリンダ２２が設けられ、型締シリンダ２２のラム２３は可動盤２１の背面に固定されている。また受圧盤２０と可動盤２１の間には型開閉機構である型開閉シリンダ２４が設けられている。また可動盤２１にはハーフナット２５が取付けられ、タイバ１９に形成された図示しない係合溝に係合可能となっている。なお型締シリンダ２２および型開閉シリンダ２４は電動機構を用いたものでもよく、例えばトグル機構により圧縮成形を行うプレス装置であってもよい。
【００１８】
プレス装置１４の可動盤２１の下面には上型１２が取付け可能となっている。また固定盤１８の上面の加圧位置ａ２には下型１３が固定可能となっている。プレス装置１４の下型１３は、下型取付板２６に取付けられ、プレス装置１４の内部の加圧位置ａ２を含み加圧位置ａ２とプレス装置１４の外部の供給位置ａ１の間で、図１における一側および他側方向であるＸ軸方向に移動可能なものである。そして固定盤１８の一側（図１において左側）には、下型１３の移動装置１７が連結・固定されている。前記下型１３の移動装置１７の上面は、固定盤１８の上面と同じ高さとなっており、下型１３を移動させるための２本のガイドレール２７が両方の上面に亘って設けられている。そして前記ガイドレール２７に沿って下型取付板２６が移動されるようになっている。図示はしないが、下型取付板２６の下面側は、バネを介して転動ボールまたは車軸と車輪が設けられており、下型取付板２６が下型１３をプレス装置１４の内部の加圧位置ａ２とプレス装置１４の外部の供給位置ａ１の間で移動する場合は、固定盤１８の上面や移動装置１７の上面から下型取付板２６の下面が浮き上がるようになっている。また固定盤１８の加圧位置ａ２で上型１２と下型１３が型閉され圧縮成形がなされる際は、前記バネが収縮されて、固定盤１８の上面と下型取付板２６の下面が密着するようになっている。
【００１９】
下型１３の移動装置１７の駆動源はサーボモータ２８であって、移動装置１７の供給位置ａ１側の側面にサーボモータ２８が固定されている。そして前記ガイドレール２７と平行にボールネジ２９が設けられ、ボールネジ２９の一方はベアリングを介して移動装置１７の上面に回転自在に固定され、他方はべリングを介して固定盤１８の上面に回転自在に固定されている。また前記ベアリングよりも更に一方寄りのボールネジ２９の端部近傍には従動プーリ３０が固定され、サーボモータ２８の駆動プーリ３１との間に駆動力伝達用のタイミングベルト３２が掛け渡されている。更に前記下型取付板２６の側面にはボールネジナット３３が固定され、ボールネジナット３３には前記ボールネジ２９が挿通されている。そしてサーボモータ２８が駆動されると、ボールネジ２９が回転され、ボールネジナット３３と下型取付板２６と下型１３が一側および他側方向のＸ軸方向に直線運動されるようになっている。なお下型１３の移動装置１７のボールネジナット３３は、下型取付板２６の裏面に取付けてもよく、構造についてはこれに限定されない。
【００２０】
プレス装置１４に取付けられて使用される金型１３，１４について説明すると、下型１３は供給した溶融材料Ｍがこぼれないように凹型（キャビ型）にすることが望ましく、上型１２は凸型（コア型）にすることが望ましい。また下型１３は溶融材料Ｍを供給してから移動するので、その間に溶融材料Ｍの固化が進行しないように、加熱機構を有することが望ましい。加熱機構としてはヒータや、金型内に供給される媒体を加熱媒体と冷却媒体に切換えられる機構が用いられる。また下型１３の移動装置１７の上方に供給した溶融材料Ｍの固化が進行しないように赤外線照射やヒータなどの熱源を設けてもよい。そして下型１３に加熱機構が設けられる場合は、成形品の反りの発生の問題から、上型１２にも加熱機構が設けられることが望ましい。図示しない突出装置は上下いずれかの金型に設けられる。なお本実施形態では１個の下型１３に１個のキャビティ形成面３４が形成された例について説明したが、上型１２、下型１３、キャビティ形成面３４等の個数は複数であってもよく限定されない。
【００２１】
次に主に図１および図３により第１の材料供給装置１５について説明する。第１の材料供給装置１５は、移動装置３５により、下型１３の移動装置１７および移動方向と略水平面上において交差方向に移動可能となっている。本実施形態において第１の材料供給装置１５は、下型１３の移動方向であるＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動される。しかし発明としては直交方向に移動されるものに限定されず、下型１３の移動方向Ｘに対して交差方向に移動する第１の材料供給装置１５の移動方向の角度は、４５度以上の角度であることが望ましく、更には６０度以上がより一層望ましい。そして直交する９０度が最も望ましい。また図１等のように下型１３を一側および他側方向へ移動させるものとは異なるが、下型が加圧位置からロータリテーブル等により１点を中心として円弧方向にプレス装置の外部に移動される場合は、その円弧の移動軌跡に対して中心からの放射方向の線に沿って第１の材料供給装置を移動させることが望ましく、その場合も交差方向に移動に該当する。そして前記放射方向の線に対して４５度以内に第１の材料供給装置が移動する場合も望ましい例に含まれる。
【００２２】
図３に示されるように第１の材料供給装置１５の移動装置３５は、ベースまたは床面上に２本のガイドレール３６が設けられ、ガイドレール３６上を第１の材料供給装置１５の基台３７が移動可能となっている。またベースまたは床面上には、ボールネジ３８が回転可能に配置され、基台３７に固定されたボールネジナット５０が前記ボールネジ３８に挿通されている。またボールネジ３８の端部近傍には従動プーリ３９が固定され、サーボモータ４０の駆動プーリ４１との間にはタイミングベルト４２が掛け渡されている。従ってサーボモータ４０の駆動により、第１の材料供給装置１５の基台３７と図示しないボールネジナットとが直線運動されるようになっている。なお移動装置３５は、基台３７と移動装置１７の側面の間に取り付けてもよく、構造については限定されない。
【００２３】
第１の材料供給装置１５の基台３７上に載置されているのは、射出成形機の射出装置と略同じ機能を有する可塑機能と射出機能を有する装置である。基台３７上に固定的に立設された前プレート４３にはヒータが取付けられた加熱筒４４が挿通されている。また前プレート４３には垂直方向に成形材料の供給口４５が設けられ、供給口４５の下方は加熱筒４４の孔を通じて加熱筒内部に連通している。また供給口４５の上方には、フィードスクリュを有する成形材料フィード装置４６が接続されている。加熱筒４４の先端にはヒータが取付けられたノズル４７が取付けられている。本実施形態のノズル４７の先端には、供給孔４８が下方を向けられたダイ４９が取付けられている。ダイ４９の供給孔４８は所定の幅と長さを有している。そしてノズル４７の先端に取付られるダイ４９の部分は、下型１３のキャビティ面３４の形状や面積に応じて最適なものに交換可能となっている。またダイ４９は、溶融材料Ｍの流動性や溶融材料Ｍに含まれる炭素繊維等の切れ等の問題から、成形材料によっても異なるダイ４９に交換される。ノズル４７の先端のダイ４９またはその手前のノズル４７の部分には、流路を開閉するバルブ（図示せず）が設けられることが多い。
【００２４】
前プレート４３の後方には所定の距離を隔てて前プレートと平行に後プレート５１が設けられている。前プレート５１の前面側の加熱筒４４の両側には、それぞれ射出用のサーボモータ５２が設けられ、後プレート５１の両側にもそれぞれボールネジナット５３が設けられている。そして前記サーボモータ５２の駆動軸に直結されるボールネジ５４が前記ボールネジナット５３に挿通されている。また加熱筒４４の内部には逆流防止弁が取付けられた射出成形用として一般的なスクリュ（図示せず）が配置されて、スクリュの軸の後端は、スリーブやカップリング等を介して後プレート５１の後面に固定された計量用のサーボモータ５５の駆動軸に固定されている。
【００２５】
従って加熱筒内のスクリュは、前記計量用のサーボモータ５５の駆動により回転され、射出用のサーボモータ５２の駆動により、前後進されるようになっている。なお第１の材料供給装置１５の構造は前記したものに限定されず、３枚のプレートを有するものでもよく、射出用のサーボモータは１個でもよい。また射出用や計量用の駆動源は油圧を用いたものでもよい。更には溶融材料Ｍをプランジャで押出す材料供給装置や、加熱筒内のスクリュが回転のみして溶融材料を押出す押出式の材料供給装置を第１の材料供給装置として用いてもよい。
【００２６】
また本実施形態ではプレス装置１４の他側（図１において右側）には第２の材料供給装置１６が配置されている。第２の材料供給装置１６の構造については、第１の材料供給装置１５と類似するので、相違点のみを記載する。第２の材料供給装置１６の前後進装置は、基台５６にシフトシリンダ５７のシリンダ筒５７ａが固定され、固定盤１８の側面にシフトシリンダ５７のロッド５７ｂが固定されている。そして第２の材料供給装置１６を射出装置として用いる際には金型へノズルを当接させるノズルタッチ力を発生させる。またノズルについては、種々のノズルが取付けられる点は第１の材料供給装置１５と同じであるが、図示のものは、一般的な射出成形用のノズル５８が取付けられている。従って本実施形態では、第２の材料供給装置１６は、射出成形用のものであって、圧縮成形装置１１は、プレス装置１４の金型を取り替えることにより、射出成形と、型開された下型１３上に溶融材料Ｍを供給してから型閉する圧縮成形（スタンピング成形）の両方を実施することができるようになっている。
【００２７】
また圧縮成形装置１１の別の使用方法としては、炭素繊維等の繊維が多くて流動性が悪く、繊維の切断の問題のある材料を第１の材料供給装置１５から型開された下型１３上に直接供給し、その後に下型１３と上型１２を閉鎖してプレス装置１４で圧縮成形して１次成形を行い、その後更に僅かに型を開いて第２の材料供給装置１６からキャビティの開かれたスペースに射出を行って最終成形品を成形するものでもよい。その場合、図示しない金型には溶融樹脂を射出するスプルとスプルを開閉するバルブが必要となる。また圧縮成形装置１１の更に別の使用方法としては、第２の材料供給装置１６も圧縮成形（スタンピング成形）用の材料供給装置としてもよい。その場合、下型１３は他方側へも引き出されるものでもよく、プレス装置１４の加圧位置ａ２へ第２の材料供給装置１６のノズルとダイが侵入するものでもよい。そして例えば第１の材料供給装置１５からは、炭素繊維の含有量の多い樹脂（溶融材料Ｍ）を下型１３のキャビティ面３４に供給し、第２の材料供給装置１６からはその上に炭素繊維を含まないか或いは炭素繊維の含有量の少ない樹脂を供給してプレス装置１４で圧縮成形することにより、２層またはそれ以上複層のサンドイッチ成形品を成形することも可能である。
【００２８】
次に本実施形態の圧縮成形装置１１を用いた圧縮成形について説明する。本実施形態では使用される材料として熱可塑性樹脂（たとえばポリカーボネート）に炭素繊維を配合した溶融材料Ｍを使用した例について記載する。成形材料としては、熱可塑性樹脂の場合は、ポリカーボネートの他、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ＡＢＳ等の少なくとも一種類の樹脂が選ばれる。また熱硬化性樹脂の場合は、エポキシ、ポリウレタン、フェノール等の少なくとも一種類の樹脂から選ばれ、熱可塑性と熱硬化性樹脂の混合樹脂でもよい。また流動性の悪い材料としては、炭素繊維の他、ガラス繊維、植物繊維、化学繊維等の別の繊維を含有するものや、カーボンと樹脂の混合物などがあげられ、本実施形態の圧縮成形装置１１は、それらの成形材料の成形にも向いている。
【００２９】
成形の手順としてはまず、プレス装置１４が型開された状態で、サーボモータ２８が駆動されて下型取付板２６と下型１３がプレス装置１４の外部の供給位置ａ１へ移動され、一旦位置決め停止される。下型１３の供給位置ａ１への移動までに第１の材料供給装置１５は計量用のサーボモータ４０を回転させるとともに射出用のサーボモータ５２で背圧を加えて、加熱筒４４内のスクリュの前方への溶融材料Ｍである炭素繊維含有のポリカーボネート樹脂の計量（貯留）が行われ、供給位置ａ１で待機している。第１の材料供給装置１５は、計量中から供給位置ａ１の上方でのノズル４７および供給孔４８が停止されていてもよく、計量時は後退していて下型１３の移動と前後してＹ軸方向に沿って前進移動されるようにしてもよい。
【００３０】
前記したようにこの際の下型１３は、キャビティ面３４が加熱されている。そして下型１３のキャビティ面３４の上に第１の材料供給装置１５から溶融材料Ｍである炭素繊維を含有した樹脂が供給される。溶融材料Ｍの供給は、第１の材料供給装置１５のノズル４７の図示しないバルブが開かれ、射出用のサーボモータ５２が駆動されてスクリュが前進移動され、ダイ４９の供給孔４８から溶融材料Ｍが落下されることにより行われる。本発明では、この際に第１の材料供給装置１５と下型取付板２６および下型１３の少なくとも一方を移動させながら溶融材料Ｍの供給を行うことができ、供給のバリエーションを拡げることができる。とりわけ、第１の材料供給装置１５のＹ軸方向への移動と、下型取付板２６および下型１３の一側および他側方向であるＸ軸方向への移動の両方を組合わせることにより、下型１３のキャビティ面３４に対してダイ４９の供給孔４８を相対的にＸ軸方向とＹ軸方向に移動することができ、二次元方向の水平面をカバーしてキャビティ面３４の所望の場所に自在な供給を行うことができる。
【００３１】
そして本実施形態では、ノズル４７の供給孔４８と下型１３のキャビティ面３４の相対的な移動は、サーボモータ２８とサーボモータ４０によって制御されて移動されるので高速にて正確な移動を行うことができる。更には溶融材料Ｍ供給時のＸ軸方向の移動は下型１３をプレス装置１４の外部へ引き出すための移動装置１７の移動機構を使用するので、わざわざ材料供給装置側に２方向に向けて移動する機構を設ける必要がない。そのため特許文献１や特許文献２の装置のように材料供給装置側の構造が複雑にならない。
【００３２】
溶融材料Ｍの供給をより具体的に説明すると、第１の材料供給装置１５を停止した状態で溶融材料Ｍを供給開始した状態で、移動装置１７により下型１３をＸ軸方向である一側および他側方向のいずれか一方へ移動させて停止させ、次に第１の材料供給装置１５をＹ軸方向である前進方向（または後進方向）へ移動させて停止させ、再度移動装置１７により下型１３を先ほどとは逆方向へ移動させて停止させ、次に第１の材料供給装置１５を前進（または後進）させて停止させてというように、下型１３と第１の材料供給装置１５を交互に移動させることにより、矩形などの広いキャビティ面３４をカバーして溶融材料を供給することができる。この際、移動距離の長い方は第１の材料供給装置１５の供給孔４８であっても、下型１３であってもよい。
【００３３】
また移動装置１７による下型１３のＸ軸方向への移動と、第１の材料供給装置１５のＹ軸方向への移動とを同時に行うことも可能である。その場合下型１３のキャビティ面３４における溶融材料Ｍは、斜め方向に供給されることになり、矩形以外の複雑な形状のキャビティ面３４の場合にも対応が可能となる。また両者の速度を制御することにより供給における自由度が増し、厚肉部やリブを有する成形品であっても成形品に応じて溶融材料Ｍを最適に供給することができる。（厚肉部等の部分ではノズル４７の供給孔４８または下型１３の移動速度を低下または停止させたりして、部分的に供給量を増やすこともできる。）
【００３４】
従って本実施形態では１回の成形のための材料供給の際に、下型１３の移動と前記下型１３の移動方向と交差方向への第１の材料供給装置１５の移動を同時または交互に実行可能となっている。そして本実施形態において下型１３の供給位置ａ１とは、一点ではなくＸ軸方向に一定の幅を有する。そして第１の材料供給装置１５により供給を開始される際の下型１３の位置と供給が終了された際の下型１３の位置は、相違している場合も多くあり得る。
【００３５】
加熱筒４４内のスクリュが所定位置まで前進されると、ノズル４７のバルブが閉鎖され、下型１３上のキャビティ面３４への溶融材料Ｍの供給が終了される。次に下型１３の移動装置１７のサーボモータ２８が駆動され、下型取付板２６と下型１３がプレス装置１４の加圧位置ａ２に移動される。なおサーボモータ２８は、溶融材料Ｍの供給時から連続的に駆動され下型１３が停止せずにそのまま加圧位置ａ２へ移動されるものでもよい。プレス装置１４の加圧位置ａ２において下型取付板２６は位置決め停止され、更に図示しない位置決めピン等で固定される。そして型開閉シリンダ２４が作動して上型１２が下降し、上型の凸部が下型１３の凹部と嵌合されるかその直前で、ハーフナット２５が作動されてハーフナット２５とタイバ１９の係合溝が係合される。そして次に型締シリンダ２２が駆動される。その際に固定盤１８に対して僅かに浮上している下型取付板２６が固定盤１８とは密着され、加圧力が固定盤１８に伝達されることは上記した通りである。
【００３６】
そして下型１３の凹部のキャビティ面３４と上型のキャビティ面の凸部が嵌合されてその間に形成されたキャビティ内で溶融材料Ｍは圧縮され、附形される。なお下型１３と上型１２とが当初加熱されている場合は、圧縮されている途中から冷却に切換えられ、溶融材料Ｍの冷却固化が促進される。そして所定時間が経過するとプレス装置１４の型締シリンダ２２および型開閉シリンダ２４が型開方向に作動して、下型１３から上型１２が上昇し、成形品が取出し可能となる。なお上型１２はプレス装置１４に固定的に取付られていてプレス装置１４内で下型１３と型閉されるのが一般的であるが、型開閉機能を有する下型と上型の組合せがプレス装置１４の外部に移動できるものや溶融材料Ｍが供給された下型１３上に対してプレス装置１４とは別の位置で上型１２を型閉するものでもよい。
【００３７】
更に図１の実施形態において、プレス装置１４内、あるいはプレス装置１４内とプレス装置１４外に両方に亘って加圧位置を含む領域内で、下型１３を一側および他側方向であるＸ軸のみに移動させることも可能である。換言すればプレス装置１４外のみで、下型１３に対して第１の材料供給装置１５から溶融材料Ｍの供給を行わない場合である。その場合は第１の材料供給装置１５等はＹ軸（またはＸ軸とＸ軸に交差方向）に移動させ、プレス装置１４等の内部に侵入させる必要がある。従ってプレス装置１４の型開間隔を大きくする必要はあるが、移動装置６３による下型６２の移動距離を小さくすることができる。
【００３８】
次に別の実施形態について図４により、図１の例との相違点を中心に説明する。別の実施形態の圧縮成形装置６１の下型６２の移動装置６３は、図示しないプレス装置外での下型６２の移動の自由度を向上させたものである。移動装置６３の上面には２本のガイドレール６４が設けられ、ガイドレール６４に沿って一定の厚みの平板状の移動部材６５が移動可能となっている。移動部材６５はプレス装置の固定盤上に直接当接される部材である。そして移動部材６５の側面にはボールネジナット６６が固定されている。一方移動装置６３にはサーボモータ６７が固定され、移動装置６３の上面に軸方向には移動不能であって回転自在に設けられたボールネジ６８を回転駆動されるようになっている。従ってサーボモータ６７の駆動により移動部材６５は一側および他側方向であるＸ軸方向に移動される。
【００３９】
また移動部材６５の上面には前記ガイドレール６４と直交方向に２本のガイドレール６９が設けられ、前記ガイドレール６９に沿ってその上方に下型取付板７０が移動可能となっている。下型取付板７０の上面には下型６２が取付けられる。そして下型取付板７０の側面にはボールネジナット７１が固定されている。一方移動部材６５にはサーボモータ７２が固定され、移動部材６５の上面に軸方向には移動不能であって回転自在に設けられたボールネジ７３を回転駆動されるようになっている。なおボールネジ７３の取付方向は、ボールネジ６８と直交方向のＹ軸に沿って取付られている。従ってサーボモータ７２の駆動により下型取付板７０と下型６２はＹ軸方向にも移動される。なお下型６２をＸ軸およびＹ軸方向に移動させる機構は上記に限定されず、例えば下型取付板がＸ軸方向に移動可能であって、下型６２がＹ軸方向に移動可能なものでもよい。また下型６２は、前記のようにプレス装置の加圧位置と外部の間の移動方向であるＸ軸と直交方向であるＹ軸方向に移動可能なことが最も望ましいが、少なくとも交差方向であれば目的を達成でき、交差方向の角度は４５度以上が望ましく更には６０度以上がより望ましい。
【００４０】
下型６２の移動装置６３を前記構造とし、固定的または前後進のみ可能な材料供給装置のノズルの供給孔の下方で下型６２のキャビティ面７４をＸ軸およびＹ軸方向に水平面上を移動させることにより、下型７２のキャビティ面７４の所望の位置に溶融材料を供給することができる。そして別の実施形態では、特許文献１のように重量の大きい材料供給装置をＸ軸およびＹ軸方向へ移動させずに比較的重量の軽い下型１３等をＸ軸およびＹ軸方向に移動させることが出来るので、移動装置６３等のサーボモータ６７，７２を小型化させることができ、装置のコストダウンやエネルギー消費量の削減につなげることができる。
【００４１】
また図４の例についても、プレス装置外に下型６２を移動させないで実施することも可能である。即ち、プレス装置内、あるいはプレス装置内とプレス装置外に両方に亘って加圧位置を含む領域内で下型６２をＸ軸およびＹ軸（またはＸ軸とＸ軸に交差方向）に移動させる。その場合、材料供給装置が進入するためプレス装置の型開間隔を大きくする必要はあるが、移動装置６３による下型６２の移動距離を小さくすることができる。
【００４２】
更には図１の実施形態、図４の別の実施形態の両方の場合において、供給位置ａ１において、下型取付板２６等と下型１３等を第１の材料供給装置１５に対して上下方向に移動させるようにしてもよい。その場合単に下型１３等を昇降させて、第１の材料供給装置１５の供給孔４８との距離を変化させるようにしてもよい。
【００４３】
また更には下型取付板２６等または下型１３等にバイブレータを取付けることにより、下型１３等のキャビティ面３４等に供給された溶融材料Ｍに下型を介して振動を与えることができる。溶融材料Ｍに振動を与えることにより、溶融材料Ｍの流動化を促進することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明に用いられる成形材料は、流動性の低いものであって、炭素繊維、ガラス繊維、その他の繊維等を含むものが想定されるがそれらに限定されず、一例としてセラミックス、含水有機材料等の成形材料も用いることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１１，６１ 圧縮成形装置
１２ 上型
１３，６２ 下型
１４  プレス装置
１５  第１の材料供給装置
１６  第２の材料供給装置
１７，６３  移動装置
１８  固定盤
２１  可動盤
２６，７０  下型取付板
３４，７４  キャビティ面
４７  ノズル
４８  供給孔
Ｍ  溶融材料
Ｘ  下型の移動方向（一側および他側方向）
Ｙ  下型の移動方向と直交方向
【図１】
2013215971.tif 000003
【図２】
2013215971.tif 000004
【図３】
2013215971.tif 000005
【図４】
2013215971.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月17日(2012.8.17)
【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】
型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形方法において、
プレス装置の加圧位置を含み一側および他側方向へ移動可能な下型と、
前記下型の移動方向と交差方向に移動可能な材料供給装置とを備え、
前記一側および他側方向への下型の移動と、
前記下型の移動方向と交差方向への材料供給装置の移動を同時または交互に実行して溶融材料を供給し、
前記下型をプレス装置の加圧位置に固定し、
プレス装置の上型を下降させて、溶融材料を圧縮することを特徴とする圧縮成形方法。
【請求項２】
前記材料供給装置から供給される溶融材料は、炭素繊維と樹脂の混合材料であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮成形方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂等の溶融材料を型内で圧縮して成形する方法としては、型閉されたキャビティ内に溶融材料を射出装置から射出し、更に圧縮する射出圧縮成形方法が知られている。しかし前記射出圧縮成形方法は、射出時に溶融材料に高圧が掛かり繊維材料等が損傷を受ける場合があるという問題や溶融材料の流動性が悪い場合に射出時に充填が困難な場合があるという問題があり、型を開いた状態で溶融材料を下型のキャビティ面に供給後に上型と下型を閉鎖して圧縮を行う圧縮成形方法も知られている。後者の圧縮成形の場合、ポットから比較的硬めで原型を留めた溶融材料が型内に供給されるトランスファ成形とも呼ばれる圧縮成形と、射出装置または押出装置から流動状態の溶融材料が型内に供給されるスタンピング成形とも呼ばれる圧縮成形がある。
【０００３】
前記のスタンピング成形の場合は、材料供給装置から下型のキャビティ面に最適なバランスで溶融材料を供給する必要がある。しかしながら前記キャビティ面の形状が不定形であって突出した部分がある場合や面積が広い場合などは、ノズルが前後方向に移動するだけの供給装置では、必要な個所に最適なバランスで溶融材料を供給できない場合がある。
【０００４】
このような問題を解決するために特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献１、特許文献２では、材料供給装置のノズルの先端の供給孔の長さ方向の寸法は、キャビティの幅に対応した長さではなくてもっと短くなっている。そしてノズルがＸ軸方向およびＹ軸方向に水平面上を移動できるため、下型のキャビティ面の所望の位置に溶融材料を供給することができる。しかしながら特許文献１では、重量の大きい材料供給装置を前後左右に移動させるための移動装置は、複雑かつ大掛かりになるという問題があった。また特許文献２のように材料供給装置のプランジャの部分だけをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させることも考えられるが、それでも装置が複雑かつ大掛かりになり、操業停止時のメンテナンス（プランジャやノズル内の樹脂交換等）もより一層面倒なものになるという問題があった。
【０００５】
また材料供給装置から下型への溶融材料の供給位置については、特許文献３のように、プレス装置の外部に下型を移動させた上で、前記下型に材料供給装置から溶融材料を供給することも行われている。しかしながら特許文献３については、下型を移動させて材料供給装置から溶融材料を供給する位置を変えただけであり、上記の下型のキャビティ面の最適な位置に溶融材料を供給するという点については何ら解決策が示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６１−４７６０９号公報（実用新案登録請求の範囲、第１図）
【特許文献２】特開昭５６−１２９１５１号公報（請求項９、図４）
【特許文献３】特開昭６０−１３２７４３号公報（請求項１、図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、特許文献１、特許文献２では、下型のキャビティ面の最適な位置に溶融材料を供給するために、材料供給装置の構造が大掛かりになりすぎるという問題があった。また特許文献３は、プレス装置の型開間隔を狭めることが出来る場合があるが、下型のキャビティ面の最適な位置に溶融材料を供給する上で、最適な機構とは言えないものであった。
【０００８】
そこで本発明の圧縮成形方法は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形方法において、材料供給装置の構造を複雑化させることなく、下型の所望の位置に溶融材料を供給することができる圧縮成形方法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】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の圧縮成形方法は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形方法において、プレス装置の加圧位置を含み一側および他側方向へ移動可能な下型と、前記下型の移動方向と交差方向に移動可能な材料供給装置とを備え、前記一側および他側方向への下型の移動と、前記下型の移動方向と交差方向への材料供給装置の移動を同時または交互に実行して溶融材料を供給し、前記下型をプレス装置の加圧位置に固定し、プレス装置の上型を下降させて、溶融材料を圧縮することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の圧縮成形方法は、請求項１において、前記材料供給装置から供給される溶融材料は、炭素繊維と樹脂の混合材料であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の圧縮成形方法は、型開された下型に対して材料供給装置から溶融材料を供給し、その後に下型と上型を閉鎖して前記溶融材料を圧縮する圧縮成形方法において、プレス装置の加圧位置を含み一側および他側方向へ移動可能な下型と、前記下型の移動方向と交差方向に移動可能な材料供給装置とを備え、前記一側および他側方向への下型の移動と、前記下型の移動方向と交差方向への材料供給装置の移動を同時または交互に実行して溶融材料を供給し、前記下型をプレス装置の加圧位置に固定し、プレス装置の上型を下降させて、溶融材料を圧縮するので、材料供給装置の構造を複雑化させることなく、下型の所望の位置に溶融材料を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の圧縮成形装置の平面図である。
【図２】平面図において矢印Ａ方向から見た正面図である。
【図３】平面図において矢印Ｂ方向から見た側面図である。
【図４】別の実施形態の圧縮成形装置の要部を拡大した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１ないし図３により本実施形態の圧縮成形装置１１について説明する。本実施形態の圧縮成形装置１１は、炭素繊維を含有する樹脂が溶融された溶融材料Ｍを上型１２と下型１３の間で圧縮するプレス装置１４と、前記溶融材料Ｍの材料供給装置１５，１６が設けられている。そしてプレス装置１４と第１の材料供給装置１５による供給位置ａ１の間には下型１３の移動装置１７が設けられている。
【００１４】
プレス装置１４について説明すると、図２および図３に示されるように、下盤である固定盤１８の四隅近傍には４本のタイバ１９が立設されており、タイバ１９の上部は、上盤である受圧盤２０の四隅近傍に固定されている。また固定盤１８と受圧盤２０の間には、可動盤２１がタイバ１９に挿通されて上下方向に移動可能となっている。受圧盤２０には型締機構である型締シリンダ２２が設けられ、型締シリンダ２２のラム２３は可動盤２１の背面に固定されている。また受圧盤２０と可動盤２１の間には型開閉機構である型開閉シリンダ２４が設けられている。また可動盤２１にはハーフナット２５が取付けられ、タイバ１９に形成された図示しない係合溝に係合可能となっている。なお型締シリンダ２２および型開閉シリンダ２４は電動機構を用いたものでもよく、例えばトグル機構により圧縮成形を行うプレス装置であってもよい。
【００１５】
プレス装置１４の可動盤２１の下面には上型１２が取付け可能となっている。また固定盤１８の上面の加圧位置ａ２には下型１３が固定可能となっている。プレス装置１４の下型１３は、下型取付板２６に取付けられ、プレス装置１４の内部の加圧位置ａ２を含み加圧位置ａ２とプレス装置１４の外部の供給位置ａ１の間で、図１における一側および他側方向であるＸ軸方向に移動可能なものである。そして固定盤１８の一側（図１において左側）には、下型１３の移動装置１７が連結・固定されている。前記下型１３の移動装置１７の上面は、固定盤１８の上面と同じ高さとなっており、下型１３を移動させるための２本のガイドレール２７が両方の上面に亘って設けられている。そして前記ガイドレール２７に沿って下型取付板２６が移動されるようになっている。図示はしないが、下型取付板２６の下面側は、バネを介して転動ボールまたは車軸と車輪が設けられており、下型取付板２６が下型１３をプレス装置１４の内部の加圧位置ａ２とプレス装置１４の外部の供給位置ａ１の間で移動する場合は、固定盤１８の上面や移動装置１７の上面から下型取付板２６の下面が浮き上がるようになっている。また固定盤１８の加圧位置ａ２で上型１２と下型１３が型閉され圧縮成形がなされる際は、前記バネが収縮されて、固定盤１８の上面と下型取付板２６の下面が密着するようになっている。
【００１６】
下型１３の移動装置１７の駆動源はサーボモータ２８であって、移動装置１７の供給位置ａ１側の側面にサーボモータ２８が固定されている。そして前記ガイドレール２７と平行にボールネジ２９が設けられ、ボールネジ２９の一方はベアリングを介して移動装置１７の上面に回転自在に固定され、他方はべリングを介して固定盤１８の上面に回転自在に固定されている。また前記ベアリングよりも更に一方寄りのボールネジ２９の端部近傍には従動プーリ３０が固定され、サーボモータ２８の駆動プーリ３１との間に駆動力伝達用のタイミングベルト３２が掛け渡されている。更に前記下型取付板２６の側面にはボールネジナット３３が固定され、ボールネジナット３３には前記ボールネジ２９が挿通されている。そしてサーボモータ２８が駆動されると、ボールネジ２９が回転され、ボールネジナット３３と下型取付板２６と下型１３が一側および他側方向のＸ軸方向に直線運動されるようになっている。なお下型１３の移動装置１７のボールネジナット３３は、下型取付板２６の裏面に取付けてもよく、構造についてはこれに限定されない。
【００１７】
プレス装置１４に取付けられて使用される金型１３，１４について説明すると、下型１３は供給した溶融材料Ｍがこぼれないように凹型（キャビ型）にすることが望ましく、上型１２は凸型（コア型）にすることが望ましい。また下型１３は溶融材料Ｍを供給してから移動するので、その間に溶融材料Ｍの固化が進行しないように、加熱機構を有することが望ましい。加熱機構としてはヒータや、金型内に供給される媒体を加熱媒体と冷却媒体に切換えられる機構が用いられる。また下型１３の移動装置１７の上方に供給した溶融材料Ｍの固化が進行しないように赤外線照射やヒータなどの熱源を設けてもよい。そして下型１３に加熱機構が設けられる場合は、成形品の反りの発生の問題から、上型１２にも加熱機構が設けられることが望ましい。図示しない突出装置は上下いずれかの金型に設けられる。なお本実施形態では１個の下型１３に１個のキャビティ形成面３４が形成された例について説明したが、上型１２、下型１３、キャビティ形成面３４等の個数は複数であってもよく限定されない。
【００１８】
次に主に図１および図３により第１の材料供給装置１５について説明する。第１の材料供給装置１５は、移動装置３５により、下型１３の移動装置１７および移動方向と略水平面上において交差方向に移動可能となっている。本実施形態において第１の材料供給装置１５は、下型１３の移動方向であるＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動される。しかし発明としては直交方向に移動されるものに限定されず、下型１３の移動方向Ｘに対して交差方向に移動する第１の材料供給装置１５の移動方向の角度は、４５度以上の角度であることが望ましく、更には６０度以上がより一層望ましい。そして直交する９０度が最も望ましい。また図１等のように下型１３を一側および他側方向へ移動させるものとは異なるが、下型が加圧位置からロータリテーブル等により１点を中心として円弧方向にプレス装置の外部に移動される場合は、その円弧の移動軌跡に対して中心からの放射方向の線に沿って第１の材料供給装置を移動させることが望ましく、その場合も交差方向に移動に該当する。そして前記放射方向の線に対して４５度以内に第１の材料供給装置が移動する場合も望ましい例に含まれる。
【００１９】
図３に示されるように第１の材料供給装置１５の移動装置３５は、ベースまたは床面上に２本のガイドレール３６が設けられ、ガイドレール３６上を第１の材料供給装置１５の基台３７が移動可能となっている。またベースまたは床面上には、ボールネジ３８が回転可能に配置され、基台３７に固定されたボールネジナット５０が前記ボールネジ３８に挿通されている。またボールネジ３８の端部近傍には従動プーリ３９が固定され、サーボモータ４０の駆動プーリ４１との間にはタイミングベルト４２が掛け渡されている。従ってサーボモータ４０の駆動により、第１の材料供給装置１５の基台３７と図示しないボールネジナットとが直線運動されるようになっている。なお移動装置３５は、基台３７と移動装置１７の側面の間に取り付けてもよく、構造については限定されない。
【００２０】
第１の材料供給装置１５の基台３７上に載置されているのは、射出成形機の射出装置と略同じ機能を有する可塑機能と射出機能を有する装置である。基台３７上に固定的に立設された前プレート４３にはヒータが取付けられた加熱筒４４が挿通されている。また前プレート４３には垂直方向に成形材料の供給口４５が設けられ、供給口４５の下方は加熱筒４４の孔を通じて加熱筒内部に連通している。また供給口４５の上方には、フィードスクリュを有する成形材料フィード装置４６が接続されている。加熱筒４４の先端にはヒータが取付けられたノズル４７が取付けられている。本実施形態のノズル４７の先端には、供給孔４８が下方を向けられたダイ４９が取付けられている。ダイ４９の供給孔４８は所定の幅と長さを有している。そしてノズル４７の先端に取付られるダイ４９の部分は、下型１３のキャビティ面３４の形状や面積に応じて最適なものに交換可能となっている。またダイ４９は、溶融材料Ｍの流動性や溶融材料Ｍに含まれる炭素繊維等の切れ等の問題から、成形材料によっても異なるダイ４９に交換される。ノズル４７の先端のダイ４９またはその手前のノズル４７の部分には、流路を開閉するバルブ（図示せず）が設けられることが多い。
【００２１】
前プレート４３の後方には所定の距離を隔てて前プレートと平行に後プレート５１が設けられている。前プレート５１の前面側の加熱筒４４の両側には、それぞれ射出用のサーボモータ５２が設けられ、後プレート５１の両側にもそれぞれボールネジナット５３が設けられている。そして前記サーボモータ５２の駆動軸に直結されるボールネジ５４が前記ボールネジナット５３に挿通されている。また加熱筒４４の内部には逆流防止弁が取付けられた射出成形用として一般的なスクリュ（図示せず）が配置されて、スクリュの軸の後端は、スリーブやカップリング等を介して後プレート５１の後面に固定された計量用のサーボモータ５５の駆動軸に固定されている。
【００２２】
従って加熱筒内のスクリュは、前記計量用のサーボモータ５５の駆動により回転され、射出用のサーボモータ５２の駆動により、前後進されるようになっている。なお第１の材料供給装置１５の構造は前記したものに限定されず、３枚のプレートを有するものでもよく、射出用のサーボモータは１個でもよい。また射出用や計量用の駆動源は油圧を用いたものでもよい。更には溶融材料Ｍをプランジャで押出す材料供給装置や、加熱筒内のスクリュが回転のみして溶融材料を押出す押出式の材料供給装置を第１の材料供給装置として用いてもよい。
【００２３】
また本実施形態ではプレス装置１４の他側（図１において右側）には第２の材料供給装置１６が配置されている。第２の材料供給装置１６の構造については、第１の材料供給装置１５と類似するので、相違点のみを記載する。第２の材料供給装置１６の前後進装置は、基台５６にシフトシリンダ５７のシリンダ筒５７ａが固定され、固定盤１８の側面にシフトシリンダ５７のロッド５７ｂが固定されている。そして第２の材料供給装置１６を射出装置として用いる際には金型へノズルを当接させるノズルタッチ力を発生させる。またノズルについては、種々のノズルが取付けられる点は第１の材料供給装置１５と同じであるが、図示のものは、一般的な射出成形用のノズル５８が取付けられている。従って本実施形態では、第２の材料供給装置１６は、射出成形用のものであって、圧縮成形装置１１は、プレス装置１４の金型を取り替えることにより、射出成形と、型開された下型１３上に溶融材料Ｍを供給してから型閉する圧縮成形（スタンピング成形）の両方を実施することができるようになっている。
【００２４】
また圧縮成形装置１１の別の使用方法としては、炭素繊維等の繊維が多くて流動性が悪く、繊維の切断の問題のある材料を第１の材料供給装置１５から型開された下型１３上に直接供給し、その後に下型１３と上型１２を閉鎖してプレス装置１４で圧縮成形して１次成形を行い、その後更に僅かに型を開いて第２の材料供給装置１６からキャビティの開かれたスペースに射出を行って最終成形品を成形するものでもよい。その場合、図示しない金型には溶融樹脂を射出するスプルとスプルを開閉するバルブが必要となる。また圧縮成形装置１１の更に別の使用方法としては、第２の材料供給装置１６も圧縮成形（スタンピング成形）用の材料供給装置としてもよい。その場合、下型１３は他方側へも引き出されるものでもよく、プレス装置１４の加圧位置ａ２へ第２の材料供給装置１６のノズルとダイが侵入するものでもよい。そして例えば第１の材料供給装置１５からは、炭素繊維の含有量の多い樹脂（溶融材料Ｍ）を下型１３のキャビティ面３４に供給し、第２の材料供給装置１６からはその上に炭素繊維を含まないか或いは炭素繊維の含有量の少ない樹脂を供給してプレス装置１４で圧縮成形することにより、２層またはそれ以上複層のサンドイッチ成形品を成形することも可能である。
【００２５】
次に本実施形態の圧縮成形装置１１を用いた圧縮成形について説明する。本実施形態では使用される材料として熱可塑性樹脂（たとえばポリカーボネート）に炭素繊維を配合した溶融材料Ｍを使用した例について記載する。成形材料としては、熱可塑性樹脂の場合は、ポリカーボネートの他、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ＡＢＳ等の少なくとも一種類の樹脂が選ばれる。また熱硬化性樹脂の場合は、エポキシ、ポリウレタン、フェノール等の少なくとも一種類の樹脂から選ばれ、熱可塑性と熱硬化性樹脂の混合樹脂でもよい。また流動性の悪い材料としては、炭素繊維の他、ガラス繊維、植物繊維、化学繊維等の別の繊維を含有するものや、カーボンと樹脂の混合物などがあげられ、本実施形態の圧縮成形装置１１は、それらの成形材料の成形にも向いている。
【００２６】
成形の手順としてはまず、プレス装置１４が型開された状態で、サーボモータ２８が駆動されて下型取付板２６と下型１３がプレス装置１４の外部の供給位置ａ１へ移動され、一旦位置決め停止される。下型１３の供給位置ａ１への移動までに第１の材料供給装置１５は計量用のサーボモータ４０を回転させるとともに射出用のサーボモータ５２で背圧を加えて、加熱筒４４内のスクリュの前方への溶融材料Ｍである炭素繊維含有のポリカーボネート樹脂の計量（貯留）が行われ、供給位置ａ１で待機している。第１の材料供給装置１５は、計量中から供給位置ａ１の上方でのノズル４７および供給孔４８が停止されていてもよく、計量時は後退していて下型１３の移動と前後してＹ軸方向に沿って前進移動されるようにしてもよい。
【００２７】
前記したようにこの際の下型１３は、キャビティ面３４が加熱されている。そして下型１３のキャビティ面３４の上に第１の材料供給装置１５から溶融材料Ｍである炭素繊維を含有した樹脂が供給される。溶融材料Ｍの供給は、第１の材料供給装置１５のノズル４７の図示しないバルブが開かれ、射出用のサーボモータ５２が駆動されてスクリュが前進移動され、ダイ４９の供給孔４８から溶融材料Ｍが落下されることにより行われる。本発明では、この際に第１の材料供給装置１５と下型取付板２６および下型１３の少なくとも一方を移動させながら溶融材料Ｍの供給を行うことができ、供給のバリエーションを拡げることができる。とりわけ、第１の材料供給装置１５のＹ軸方向への移動と、下型取付板２６および下型１３の一側および他側方向であるＸ軸方向への移動の両方を組合わせることにより、下型１３のキャビティ面３４に対してダイ４９の供給孔４８を相対的にＸ軸方向とＹ軸方向に移動することができ、二次元方向の水平面をカバーしてキャビティ面３４の所望の場所に自在な供給を行うことができる。
【００２８】
そして本実施形態では、ノズル４７の供給孔４８と下型１３のキャビティ面３４の相対的な移動は、サーボモータ２８とサーボモータ４０によって制御されて移動されるので高速にて正確な移動を行うことができる。更には溶融材料Ｍ供給時のＸ軸方向の移動は下型１３をプレス装置１４の外部へ引き出すための移動装置１７の移動機構を使用するので、わざわざ材料供給装置側に２方向に向けて移動する機構を設ける必要がない。そのため特許文献１や特許文献２の装置のように材料供給装置側の構造が複雑にならない。
【００２９】
溶融材料Ｍの供給をより具体的に説明すると、第１の材料供給装置１５を停止した状態で溶融材料Ｍを供給開始した状態で、移動装置１７により下型１３をＸ軸方向である一側および他側方向のいずれか一方へ移動させて停止させ、次に第１の材料供給装置１５をＹ軸方向である前進方向（または後進方向）へ移動させて停止させ、再度移動装置１７により下型１３を先ほどとは逆方向へ移動させて停止させ、次に第１の材料供給装置１５を前進（または後進）させて停止させてというように、下型１３と第１の材料供給装置１５を交互に移動させることにより、矩形などの広いキャビティ面３４をカバーして溶融材料を供給することができる。この際、移動距離の長い方は第１の材料供給装置１５の供給孔４８であっても、下型１３であってもよい。
【００３０】
また移動装置１７による下型１３のＸ軸方向への移動と、第１の材料供給装置１５のＹ軸方向への移動とを同時に行うことも可能である。その場合下型１３のキャビティ面３４における溶融材料Ｍは、斜め方向に供給されることになり、矩形以外の複雑な形状のキャビティ面３４の場合にも対応が可能となる。また両者の速度を制御することにより供給における自由度が増し、厚肉部やリブを有する成形品であっても成形品に応じて溶融材料Ｍを最適に供給することができる。（厚肉部等の部分ではノズル４７の供給孔４８または下型１３の移動速度を低下または停止させたりして、部分的に供給量を増やすこともできる。）
【００３１】
従って本実施形態では１回の成形のための材料供給の際に、下型１３の移動と前記下型１３の移動方向と交差方向への第１の材料供給装置１５の移動を同時または交互に実行可能となっている。そして本実施形態において下型１３の供給位置ａ１とは、一点ではなくＸ軸方向に一定の幅を有する。そして第１の材料供給装置１５により供給を開始される際の下型１３の位置と供給が終了された際の下型１３の位置は、相違している場合も多くあり得る。
【００３２】
加熱筒４４内のスクリュが所定位置まで前進されると、ノズル４７のバルブが閉鎖され、下型１３上のキャビティ面３４への溶融材料Ｍの供給が終了される。次に下型１３の移動装置１７のサーボモータ２８が駆動され、下型取付板２６と下型１３がプレス装置１４の加圧位置ａ２に移動される。なおサーボモータ２８は、溶融材料Ｍの供給時から連続的に駆動され下型１３が停止せずにそのまま加圧位置ａ２へ移動されるものでもよい。プレス装置１４の加圧位置ａ２において下型取付板２６は位置決め停止され、更に図示しない位置決めピン等で固定される。そして型開閉シリンダ２４が作動して上型１２が下降し、上型の凸部が下型１３の凹部と嵌合されるかその直前で、ハーフナット２５が作動されてハーフナット２５とタイバ１９の係合溝が係合される。そして次に型締シリンダ２２が駆動される。その際に固定盤１８に対して僅かに浮上している下型取付板２６が固定盤１８とは密着され、加圧力が固定盤１８に伝達されることは上記した通りである。
【００３３】
そして下型１３の凹部のキャビティ面３４と上型のキャビティ面の凸部が嵌合されてその間に形成されたキャビティ内で溶融材料Ｍは圧縮され、附形される。なお下型１３と上型１２とが当初加熱されている場合は、圧縮されている途中から冷却に切換えられ、溶融材料Ｍの冷却固化が促進される。そして所定時間が経過するとプレス装置１４の型締シリンダ２２および型開閉シリンダ２４が型開方向に作動して、下型１３から上型１２が上昇し、成形品が取出し可能となる。なお上型１２はプレス装置１４に固定的に取付られていてプレス装置１４内で下型１３と型閉されるのが一般的であるが、型開閉機能を有する下型と上型の組合せがプレス装置１４の外部に移動できるものや溶融材料Ｍが供給された下型１３上に対してプレス装置１４とは別の位置で上型１２を型閉するものでもよい。
【００３４】
更に図１の実施形態において、プレス装置１４内、あるいはプレス装置１４内とプレス装置１４外に両方に亘って加圧位置を含む領域内で、下型１３を一側および他側方向であるＸ軸のみに移動させることも可能である。換言すればプレス装置１４外のみで、下型１３に対して第１の材料供給装置１５から溶融材料Ｍの供給を行わない場合である。その場合は第１の材料供給装置１５等はＹ軸（またはＸ軸とＸ軸に交差方向）に移動させ、プレス装置１４等の内部に侵入させる必要がある。従ってプレス装置１４の型開間隔を大きくする必要はあるが、移動装置６３による下型６２の移動距離を小さくすることができる。
【００３５】
次に別の実施形態について図４により、図１の例との相違点を中心に説明する。別の実施形態の圧縮成形装置６１の下型６２の移動装置６３は、図示しないプレス装置外での下型６２の移動の自由度を向上させたものである。移動装置６３の上面には２本のガイドレール６４が設けられ、ガイドレール６４に沿って一定の厚みの平板状の移動部材６５が移動可能となっている。移動部材６５はプレス装置の固定盤上に直接当接される部材である。そして移動部材６５の側面にはボールネジナット６６が固定されている。一方移動装置６３にはサーボモータ６７が固定され、移動装置６３の上面に軸方向には移動不能であって回転自在に設けられたボールネジ６８を回転駆動されるようになっている。従ってサーボモータ６７の駆動により移動部材６５は一側および他側方向であるＸ軸方向に移動される。
【００３６】
また移動部材６５の上面には前記ガイドレール６４と直交方向に２本のガイドレール６９が設けられ、前記ガイドレール６９に沿ってその上方に下型取付板７０が移動可能となっている。下型取付板７０の上面には下型６２が取付けられる。そして下型取付板７０の側面にはボールネジナット７１が固定されている。一方移動部材６５にはサーボモータ７２が固定され、移動部材６５の上面に軸方向には移動不能であって回転自在に設けられたボールネジ７３を回転駆動されるようになっている。なおボールネジ７３の取付方向は、ボールネジ６８と直交方向のＹ軸に沿って取付られている。従ってサーボモータ７２の駆動により下型取付板７０と下型６２はＹ軸方向にも移動される。なお下型６２をＸ軸およびＹ軸方向に移動させる機構は上記に限定されず、例えば下型取付板がＸ軸方向に移動可能であって、下型６２がＹ軸方向に移動可能なものでもよい。また下型６２は、前記のようにプレス装置の加圧位置と外部の間の移動方向であるＸ軸と直交方向であるＹ軸方向に移動可能なことが最も望ましいが、少なくとも交差方向であれば目的を達成でき、交差方向の角度は４５度以上が望ましく更には６０度以上がより望ましい。
【００３７】
下型６２の移動装置６３を前記構造とし、固定的または前後進のみ可能な材料供給装置のノズルの供給孔の下方で下型６２のキャビティ面７４をＸ軸およびＹ軸方向に水平面上を移動させることにより、下型７２のキャビティ面７４の所望の位置に溶融材料を供給することができる。そして別の実施形態では、特許文献１のように重量の大きい材料供給装置をＸ軸およびＹ軸方向へ移動させずに比較的重量の軽い下型１３等をＸ軸およびＹ軸方向に移動させることが出来るので、移動装置６３等のサーボモータ６７，７２を小型化させることができ、装置のコストダウンやエネルギー消費量の削減につなげることができる。
【００３８】
また図４の例についても、プレス装置外に下型６２を移動させないで実施することも可能である。即ち、プレス装置内、あるいはプレス装置内とプレス装置外に両方に亘って加圧位置を含む領域内で下型６２をＸ軸およびＹ軸（またはＸ軸とＸ軸に交差方向）に移動させる。その場合、材料供給装置が進入するためプレス装置の型開間隔を大きくする必要はあるが、移動装置６３による下型６２の移動距離を小さくすることができる。
【００３９】
更には図１の実施形態、図４の別の実施形態の両方の場合において、供給位置ａ１において、下型取付板２６等と下型１３等を第１の材料供給装置１５に対して上下方向に移動させるようにしてもよい。その場合単に下型１３等を昇降させて、第１の材料供給装置１５の供給孔４８との距離を変化させるようにしてもよい。
【００４０】
また更には下型取付板２６等または下型１３等にバイブレータを取付けることにより、下型１３等のキャビティ面３４等に供給された溶融材料Ｍに下型を介して振動を与えることができる。溶融材料Ｍに振動を与えることにより、溶融材料Ｍの流動化を促進することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本発明に用いられる成形材料は、流動性の低いものであって、炭素繊維、ガラス繊維、その他の繊維等を含むものが想定されるがそれらに限定されず、一例としてセラミックス、含水有機材料等の成形材料も用いることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１１，６１ 圧縮成形装置
１２ 上型
１３，６２ 下型
１４  プレス装置
１５  第１の材料供給装置
１６  第２の材料供給装置
１７，６３  移動装置
１８  固定盤
２１  可動盤
２６，７０  下型取付板
３４，７４  キャビティ面
４７  ノズル
４８  供給孔
Ｍ  溶融材料
Ｘ  下型の移動方向（一側および他側方向）
Ｙ  下型の移動方向と直交方向