JPH04144733A - 熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、熱可塑性樹脂をベースマトリックスとし、強
化繊維に配向性を持たせた高性能繊維強化複合シートか
ら、立体的成形品を連続サイクルで加熱圧縮成形する一
可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの成形装置に
関する。 （従来の技術） 現在実用化されている樹脂系複合材料の成形方法は、強
化材料の含有率と樹脂の種類により第１３図のように分
類することができる。 即ち、熱可塑性樹脂の場合、補強材体積含有率が５０％
≦であれば、プリプレグ成形や引き抜き成形、補強材体
積含有率が５０％≧であれば、射出成形やスタンパブル
シート成形によっている。また、熱硬化性樹脂の場合、
補強材体積含有率が５０％≦であれば、フィラメントワ
インディング成形、引き抜き成形やハンドレイアップ成
形、補強材体積含有率が５０％≧であれば、ＳＭＣ成形
、８ＭＣ成形やスプレー成形によっている。 なお、（）内は代表的な含有率％値を示す。 （ＴＥＸＸＥＳハイブリッドファプリツタの特性と応用
井ノロ　博−９工業材料　Ｖｏｌ、３７．　Ｎｏ、１（
１９８９，１）参照〕。 また、主な成形方法における成形品の強度例を第１４図
に示す。なお、（）内は予想値を示す〔スタンパブルシ
ートに関する技術動向、雑本　勝塑性と加工、Ｖｏｌ、
２９．　Ｎｏ、３３３　（１９８Ｂ−１０）、及びＴＥ
ＸにＥＳ　　ハイブリッドファブリックの特性と応用、
井ノロ　博−５工業材料、シｏ１．３７．Ｎｏ、１（１
９８９，１）参照〕。 ここでは、主として第１３図中に示したプリプレグ成形
及び引き抜き成形における熱可塑性樹脂を、ベースマト
リックスとし、強化繊維に配向性を持たせるようにした
高強度成形品の成形を取扱う。 このような高強度成形品の成形方法と従来の強化プラス
チック（ＦＲＰ）成形法とを比較すると、樹脂系複合材
料の形成方法の一つとして圧縮形成方法があり、量産品
の形成方法として一般に採用されている。第１３図に示
す（ａ）スタンパブルシート成形、（ｂ）ＳＭＣ成形は
この一例である。 これらの従来技術としての圧縮成形法は、熱硬化性樹脂
、熱可塑性樹脂のベースマトリックスをガラス・炭素等
の繊維（短繊維、長繊維、長繊維マット）により補強し
たものを材料として使用し、相対する型内での圧縮成形
中の材料流動を利用して、対象形状品に成形する方法で
あり、良好な流動性を確保するために、繊維含有率は通
常５０％以下の材料が使用されている。 樹脂系複合材料に使用される強化繊維（最新複合材料・
技術総覧、最新複合材料・技術総覧編集委員会、１９９
０年３月、Ｐ２２■産業技術サービスセンター発行参照
）には、第１５図に示すように、各形態があるが、従来
、圧縮成形に使用されているのは、短・長チョツプドス
トランドを混入、又はチランプドストランドや連続スト
ランドをマット化したものを強化材として使用している
ものであり、各繊維どうしはベースマトリックスである
樹脂を介在して、成形中に比較的自由に変形できるため
、圧縮成形に適している。 一方、ここで対象とするのは、熱可塑性樹脂をベースマ
トリックスとし、強化繊維に配向性をもたせた高性能繊
維強化複合材料シート（一般には先端複合材料と称され
るものの一種）の圧縮成形方法である。これらに使用さ
れる強化繊維は、第１６図（最新複合材料・技術総覧、
最新複合材料・技術総覧編集委員会、１９９０年３月、
Ｐ２３■産業技術サービスセンター発行参照）に代表さ
れる各種配向性を有する繊維（クロス）であり、５０％
以上の体積含有率を確保する事も可能である。また、樹
脂に比べ強度レベルの高い繊維が材料全体の強度レベル
を支配するため第１４図に示すように、従来の強化プラ
スチック成形品に比べ、強度面で優れている。 次に、先端複合材料（ＡＣＭ）成形法における位置付け
について説明する。 ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの熱可塑
性樹脂は耐熱性が高く、衝撃に強（、修復も可能なため
、航空機を中心に応用が検討されてきた。しかし炭素、
ガラス等の織物に熱可塑性樹脂を含浸したシート（プリ
プレグ）は、室温では硬い板の状態なので、複雑な形状
をした成形型に沿って積層成形するのが難しいと考えら
れていた。 一方、従来の熱硬化性樹脂を使ったプリプレグは柔らか
で、しかも粘着性があるので成形は容易であったが、生
産性に問題があった。 従って、熱可塑性樹脂が今後の複合材料市場で熱硬化性
樹脂に取って代わるためには、技術的に簡単で、低コス
トな成形法が求められた。 そこで登場したのが、熱可塑性樹脂を繊維に加工して、
戻素、ガラス等の強化繊維と一緒に織り上げた混繊繊物
である。織物であるので柔軟性に富み、複雑な形状にも
加工でき、強化繊維と樹脂が両方とも繊維の状態でから
み合っているので、加熱熔融して複合材料を作ると、繊
維と樹脂の混ざり具合も均一になる。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、混繊繊物を成形する場合、素材が柔らか
いために、ハンドリングが難しく、安定した高サイクル
生産を行うには、やはり難点があった。 一方、金属成形の分野においては、長い歴史の中で種々
の高サイクル成形技術が確立されてきており、その中で
絞り加工を中心とした板金プレス成形（圧縮成形の一種
）は最も一般的な高サイクル成形方法の一つである。樹
脂系複合材料の分野でも一次素材として、炭素、ガラス
等の織物に熱可塑性樹脂を含浸したシート（プリプレグ
）を使用することができれば、金属成形と同様に、最も
生産性の高い成形手法に成りえる。 次に、ＦＲＴＰシートのスタンピングシステムの概念に
ついて第１７図（最新複合材料・技術総覧、最新複合材
料・技術総覧編集委員会編集、１９９０年３月、Ｐ４２
■産業技術サービスセンター発行参照）を用いて説明す
る。 熱可塑性樹脂の強化繊維シートとしては、スタンパブル
シート（ＦＲＴＰシート）の成形が既知の技術である。 スタンパブルシートの圧縮成形（スタンピング）は、適
当な寸法に裁断したブランクを先ず予熱し、ついで、樹
脂の硬化する温度以下に保った金型に投入して加圧成形
するものである。 この成形法はシートを樹脂の融点以上に予熱し、樹脂の
流動により賦形するものであり、対象製品によっては、
予熱したシートを数枚重ね、異なった肉厚製品の成形を
行うことが可能である。 ここで、前記した各シートを下記のように呼称する。 （ａ）熱可塑性樹脂をベースマトリックスとし、強化繊
維に配向性を持たせた高性能繊維強化複合材料シートを
熱可塑ＡＣＭシート、（ｂ）スタンパブルシートをＦＲ
ＴＰシート、（Ｃ）熱硬化樹脂シートをＦＲＰシート、
第１７図に示すプロセス構成では成形装置とは別置きの
加熱炉にて予熱したブランクをプレス内に搬入後圧縮成
形する。この方法は、従来のＦＲＴＰシートの成形には
十分適用できたが、本発明で述べるＡＣＭシートから立
体的成形品を連続サイクルで加熱圧縮成形する時には下
記の問題があった。 （１）熱可塑ＡＣＭシートは、強度面で優れた特性を有
するため、シート素材は０．３ｍ程度の薄厚品の要求が
ある。 （２）一方、熱可塑ＡＣＭシートの成形は、強化繊維の
形態を保つため、樹脂の融点以下の温度に予熱し、主と
して樹脂の塑性変形による賦形が適している。従って、
素材の予熱温度範囲が、ＦＲＴＰシートに比べて狭い。 （３）別置きの加熱炉にて予熱したブランクをプレス内
に搬入する場合、搬入及び成形迄に一定時間（従来は５
秒〜３０秒程度）以上を要すると、素材温度は成形可能
温度以下になり、良好な製品が成形できない、これらに
要する代表的な動作は以下のようである。 加熱終了→

【シート炉外搬出】→シートクランプ→ブレ
ス内搬入に）シート金型積載→搬送装置退避→金型降下
→

【成形】となる。 （４）　ｊｌ送速度を早めることにより、サイクルタイ
ム短縮を図る場合、素材周囲の空気抵抗が増すことによ
り、やはり、素材温度は急激に降下してしまう。 本発明は、上記問題点を除去し、熱可塑性樹脂をベース
マトリックスとし、強化繊維に配向性を持たせ、高性能
繊維強化複合材料シートから、立体的成形品を連続サイ
クルで加熱圧縮成形することにより、加熱から成形に至
る時間を短縮し、成形時の温度降下を最小限に押さえ、
信軒性の高い製品を成形し得る一可塑性樹脂高性能繊維
強化複合材料シートの成形装置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） 本発明は、上記目的を達成するために、一可塑性樹脂高
性能繊維強化複合材料シートの成形装置において、熱可
塑性樹脂をベースマトリックスとし、強化繊維に配向性
を持たせ、高性能繊維強化複合材料シートから、立体的
成形品を連続サイクルで加熱圧縮成形するようにしたも
のである。 また、高性能繊維強化複合材料シートの加熱、成形、冷
却を同一ゾーンで行うことにより加熱から成形に至る時
間を短縮し、成形時の温度−下を最小限に押さえるよう
にしたものである。 （作用） 本発明によれば、第１図に示すように、装置の元位置か
ら、搬送装置にて、高性能繊維強化複合材料シート（以
下、単にシートという）１１が成形ゾーンに搬送される
。シート１１の端はシートクランプ１０で支持される。 次に、ヒータ１２が成形ゾーンに入りシート１１を加熱
する。次に、シート１１を所定温度に加熱し、ヒータ１
２が退避後、シリンダ３及び８を駆動して上下フレーム
１，４にてシート１１をクランプする。ここで、シリン
ダ９を駆動してモールド６もシート１１に接近させる。 次に、モールド６が最適な速度で上昇し、シート成形を
行う０次に、シリンダ９を駆動してモールド６が降下後
、シリンダ３及び８の駆動により、上下フレーム１．４
が開き、成形品１３の取り出しを行う。 （実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。 まず、その基本成形プロセスについて、第１図を用いて
説明する。 この図において、１は上フレーム、２は上スライド、３
はシリンダ、４は下フレーム、５は下スライド、６はモ
ールド、７はモールドベース、８゜９はシリンダ、１０
はシートクランプ、１１はシート、１２はヒータ、１３
は成形品である。 まず、第１図（ａ）に示すように、装置が元位置にセッ
トされる。 次に、第１図（ｂ）に示すように、搬送装置（図示なし
）にてシート１１が加熱・成形ゾーンＣ（第３図及び第
４図参照）に搬送される。シーＨ１の端はシートクラン
プ１０で支持される。 次に、第１図（ｃ）に示すように、ヒータ１２が加熱・
成形ゾーンＣに入り、シート１１を加熱する。 次に、第１図（ｄ）に示すように、シート１１を所定温
度に加熱し、ヒータ１２が退避後、シリンダ３及び８を
駆動して、上下フレーム１．４にてシー目１をクランプ
する。ここで、シリンダ９を駆動してモールド６もシー
ト１１に接近させる。 次に、第１図（ｅ）に示すように、モールド６が最適な
速度で上昇し、シート成形を行う。 次に、シリンダ９を駆動してモールド６が降下後、シリ
ンダ３及び８の駆動により上下フレーム１．４が開き、
成形品１３の取り出しが可能になる。 次に、本装置の基本構成を第２図を用いて説明する。 第２図は本発明の実施例を示す一可塑性樹脂高性能繊維
強化複合材料シートの成形装置の全体斜視図であり、第
２図（ａ）はその前面斜視図、第２図（ｂ）はその後面
斜視図、第３図はその成形装置の基本配置図、第４図は
その成形装置の外観図であり、第４図（ａ）はその成形
装置の平面図、第４図（ｂ）はその成形装置の正面図、
第４図（ｃ）はその成形装置の右側面図である。 これらの図に示すように、第１のゾーンＡにはシート積
載装置、シートリフト装置及びシートクランプ・搬送（
シートハンドリング）装置が設けられる。また、第２の
ゾーンＢには加熱装置が待機可能になっている。第３の
ゾーンＣは加熱・成形ゾーンであり、第４のゾーンＤは
製品取出しゾーンである。 次いで、第５図は第１のゾーンＡに設けられるシート積
載装置の構成図であり、第５図（ａ）はそのシート積載
装置の平面図、第５図（ｂ）はそのシート積載装置のシ
ート積載台車の構成図、第５図（ｃ）はそのシート積載
装置のシート積載台車のストッパ部の構成図、第５図（
ｄ）は第５図（ｂ）の８部の構成図、第５図（ｅ）及び
第５図Ｃｆ＞は第５図（ｂ）のＡ部の構成図である。 図中、１６は架台、１７はシート積載台車、１８はシー
ト位置決めガイド、１９はシート、２０は取手、２１は
後退端ストッパ、２２は前進端ストッパ、２３はスライ
ドレール、２４はスプリングプランジ中、２５はクツシ
ョンゴムである。 これらの図に示すように、シート積載装置は、成形に供
するシート１９を装置内に装入する機構を有する。シー
ト１９はシート積載台車１７上に必要枚数置かれ、シー
ト位置決めガイド１８にて位置決めされる。シート積載
台車１７はスライドレール２３を介して架台１６上を滑
動する。シート積載台車１７の前進、後退端は後退端ス
トッパ２１、前進端ストッパ２２の各ストッパにて決め
られる。また、各端位置にてスプリングプランジャ２４
がロック機構となり、シート積載台車１７の前後方向の
ガタッキを防止する。 次に、第６図はシートリフト装置の構成図であり、第６
図（ａ）はそのシートリフト装置の前面図、第６図（ｂ
）はそのシートリフト装置の側面図である。 図中、２６はバキュームパッド、２７ババキユームパノ
ド取付板、２８はブラケット、２９はシートリフト用シ
リンダ、３０はリフトガイド、３１はスライドプレート
である。 これらの図に示すように、シートリフト装置はシート積
載装置にセットされたシート１９を一枚ずつ搬送装置に
供給する。即ち、シート１９はバキュームパッド２６に
て吸引され、シートリフト用シリンダ２９にてシート搬
送レベルまで持ち上げられる。 バキュームパッド２６はバキュームパッド取付板２７を
介してブラケット２８に固定され、ブラケット２８はシ
ートサイズに応じて、スライドプレート３１の最適位置
に固定される。スライドプレート３１はジシイントを介
して、シートリフト用シリンダ２９に接続され、リフト
ガイド３０によりガイドされ昇降する。 次に、第７図はシートクランプ・搬送（シートハンドリ
ング）装置の構成図であり、第７図（ａ）はシートクラ
ンプ・搬送（シートハンドリング）装置の全体構成図、
第７図（ｂ）は第７図（ａ）のＡＡ線矢視図、第７図（
ｃ）は第７図（ｂ）のＢ−Ｂ線矢視図、第７図（ｄ）は
第７図（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図、第７図（ｅ）は第７図
（ａ）のＤ−Ｄ線矢視図、第７図（ｆ）は第７図（ａ）
のＥ−Ｅ線矢視図である。 図中、３２は１段レール、３３は２段レール、３４は３
段レール、３５は第１のストッパ、３６は第２のストッ
パ、３７は第３のストッパ、３８は第４のストッパ、３
９は第１のストッパプレート、４０は第２のストッパプ
レート、４１はハンドル車、４２はテンシランレバー、
４３はギヤボックス、４４は連結ロンド、４５はカップ
リング、４６は幅調整シャフト（右ネジ）、４７は幅調
整シャフト（左ネジ）、４８は連絡ジヨイント、４９は
クランブロンド回転用ロータリーアクチエエータ、５０
はスプライン軸、５１はシート搬送シリンダ、５２はブ
ラケット、５３はピローブロック、５４は連結ロッド、
５５はシャフトサポート、５６はリニアブツシュ、５７
はシャフト、５８はピローブロック、５９は３段レール
、６０はジッント、６１はローラフォロア、６２は偏心
形カムフォロア、６３は圧縮コイルバネ、６４はクラン
プロッド、６５はシートクランプアーム、６６はクラン
プボスである。 この図に示すように、シート積載装置上に位置し、シー
トリフト装置により持ち上げられたシート１９をクラン
プし、加熱・成形ゾーンＣ（第３図及び第４図参照）へ
と搬送する。また、シートサイズに応じて、クランプ幅
、位置を調整できる機構を内蔵している。 クランプ機構は、１段レール３２．２段レール３３．３
段レール３４からなる３段伸長式レール内に内蔵され、
待機位置にて収縮状態にあるレールは、シート搬送シリ
ンダ５１により伸ばされ、加熱成形ゾーンＣのシート１
９を搬送する。クランプ機構〔第７図（ｆ）参照〕は、
搬送方向に対し左右に各１式設置されシートクランプア
ーム６５とクランプロッド６４にてシー）１９をクラン
プする。クランプロッド６４は圧縮コイルバネ６３を介
してクランプボス６６に取付られ、クランブロンド回転
用ロータリーアクチュエータ４９により旋回運動する。 クランプボス６６はクランプロッド回転用ロータリーア
クチュエータ４９にて旋回運動するスプライン軸５０上
を滑動可能であり、任意のクランプ位置に固定すること
ができる。シートクランプアーム６５はレール上に固定
され、クランプロッド６４に対応する任意の位置に調整
可能である。１段レール３２．２段レール３３．３段レ
ール３４からなる３段伸長式レールは、偏心形カムフォ
ロア６２、ローラフォロア６１によりガイドされ、かつ
ジヨイント６０により各中心方向のタレを防止している
。各レール上には、１段レール３２．２段レール３３．
３段レール３４、ストッパ３５、３６．３７．３８及び
ストッパプレー）３９．４０が固定され、シート搬送、
待機位置方向の位置決めがなされる。１段レール３２は
リニアブツシュ５６を介してシャフト５７上を滑動し、
シャフト５７はシャフトサポート５５を介して本体架台
に固定される。１段レール３２は２箇所に設けた幅調整
シャフト（右ネジ）４６、幅調整シャフト（左ネジ）４
７により、幅調整が可能であり、連結ロッド４４により
同期される。これら駆動軸はハンドル車４１により手動
回転され、テンシタンレバ−４２により固定される。 次に、第８図は加熱装置の構成図であり、第８図（ａ）
はその平面図、第８図（ｂ）は第８図（ａ）のＡ−Ａ線
矢視図、第８図（ｃ）は第８図（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図
、第８図（ｄ）は第８図（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、第８
図（ｅ）は第８図（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、第８図（ｆ
）は第８図（ｃ）のＥ−Ｅ線断面図である。 図中、６７は上ヒータ、６８は下ヒータ、６９は上ヒー
タ取付フレーム、７０は下ヒータ取付フレーム、７１は
ヒータフレーム、７２は駆動シリンダ、７３は第１の駆
動ラック、７４は第１の駆動ピニオン、７５は駆動ピニ
オン軸、７６は第２の駆動ピニオン、７７は第２の駆動
ラック、７８は車輪、７９はレール、８０はレールフレ
ーム、８１はラック取付プレート、８２はプレートガイ
ド、８３はスライドライナ、８４はラックサポート、８
５は第１のシッックアブゾーバ、８６は第２のシタフク
アプゾーバである。 これらの図に示すように、上下ヒータ６７、６８は上下
ヒータ取付はフレーム６９．７０を介してヒータフレー
ム７１に固定される。ヒータフレーム７１は車輪７８を
付帯し、レールフレーム８０上のレール７９の面を滑動
できる。また、ヒータフレーム７１には第２の駆動ラッ
ク７７を設け、駆動シリンダ７２の上下作動により第１
の駆動ピニオン７４、第２の駆動ピニオン７６を介して
上下ヒータ６７、６８の出し入れを行う、ヒータフレー
ム７１の作動端にはシシックアプソーバ８５．８６を設
置し、高速作動時の衝撃吸収を行う、第１の駆動ラック
７３はラック取付プレート８１、スライドライナ８３を
介してラックサポート８４に添って滑動し、プレートガ
イド８２によってガイドされる。 次に、第９図は成形装置の構成図であり、第９図（ａ）
はその成形装置の正面図、第９図（ｂ）はその成形装置
の側面図、第９図（ｃ）は第９図（ａ）のＡ−Ａ’線矢
視図、第９図（ｄ）は第９図（ａ）のＢ−Ｂ’線矢視図
、第９図（ｅ）は第９図（ｃ）のＣ−Ｃ線矢視図、第９
図（４）は第９図（ｅ）のＤ−Ｄ線矢視図、第９図（ｇ
）は第９図（ｅ）のＥ−Ｅ線矢視図である。第１Ｏ図は
スライドロック装置の構成図であり、第１０図（ａ）は
そのスライドロック装置ノ平面図、第１０図（ｂ）はそ
のスライドロック装置の側面図である。 図中、９１は上プレート、９２は下プレート、９３はタ
イバー、９４はタイバーナツト、９５は上スライド、９
６は下スライド、９７は上スライドシリンダ、９８は第
１のシリンダジヨイント、９９は下スライドシリンダ、
１００は第３のシリンダジヨイント、１０１はメインシ
リンダ、１０２はモールドベース、１０３はペースマウ
ント、１０４はエジェクトシリンダ、１０５は第２のシ
リンダシティント、１０６はエジェクトプレート、１０
７は上スライドロックシリンダ、１０８はストッパロッ
ド、　１０９はブツシュ押工、１１０はストッパブツシ
ュ、　１１１はナツト、１１２はメインパー　１１３は
トラニオンサポート、１１４は第１のバーガイド、１１
５は第２のバーガイド、１１６は第１のスライドパー　
１１７は第２のスライドパー　１１８はロックパー　１
１９はプレート押工、１２０はバープレート、１２１は
ロックロッド、１２２はロックガイド、１２３はバージ
ヨイントである。 これらの図に示すように、上プレート９１、下プレート
９２を４本のタイバー９３及びタイバーナツト９４にて
締結する。上スライド９５、下スライド９６が各々タイ
バー９３をガイドに、上下スライドシリンダ９７．９９
にて上下方向に駆動される。また、モールドベース１０
２が下スライド９６と独立にメインシリンダ１０１にて
上下方向に駆動される。上スライド９５の降下位置端は
、４箇所に設けたストッパロッド１０８にて位置決めさ
れ、降下時の位置はナフト１１１の回転量により微調整
可能である。上スライド９５上にはスライドロック機構
が設けられている。この機構は、下スライド９６、モー
ルドベース１０２の荷重反力を上スライドシリンダ９７
で支持さセス、ロックパー１１８、ロックロッド１２１
、ロックガイド１２２を介して上スライド９５に直接伝
えるものであり、上スライドシリンダ９７の能力軽減に
つながる。ロックパー１１８はスライドパー１１６．１
１７、メインパー１１２を介して上スライドロックシリ
ンダ１０７により往復作動する。上スライド９５には、
製品離型用のエジェクト機構が内蔵されている。第１の
シリンダシティント９８により、シリンダジヨイント１
０５を介してエジェクトプレート１０６を上下させ、型
に内蔵した製品突き出しピンを作動させる。 次いで、第１１図は製品取出し装置の構成図であり、第
１１図（ａ）はその製品取出し装置の平面図、第１１図
（ｂ）は第１１図（ａ）のＡ−Ａ’線矢視図、第１１図
（ｃ）は第１１図（ｂ）の側面図である。 図中、１３１は受は板、　１３２はスライドフレーム、
１３３はスライドガイド、１３４はロフトレスシリンダ
、１３５はフレームである。 上記した装置を用いて離型された製品を加熱・成形ゾー
ンＣ（第３図及び第４図参照）外に搬送する。つまり、
スライドフレーム１３２に取りつけた受は板１３１は、
ロッドレスシリンダ１３４によりストローク作動し、離
型された製品を加熱・成形ゾーン外に搬送する。 次に、本発明の一可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シ
ートの成形装置の各部の作用について説明する。 （１）　シート積載装置 シート積載装置の全面カバーを開け、シート積載台車１
７を全面に引き出す、必要枚数のシート１９をガイド位
置にそって積載した後、シート積載台車１７を元の位置
に押し込む。 （２）シートリフト装置 シート積載装置にセットされたシートを１枚毎に搬送レ
ベルにまで持ち上げる。 （３）シートハンドリング装置 シートリフト装置により持ち上げられたシート１９をク
ランプしくクランプ後、シートリフト装置の吸引機構は
切られる）、加熱・成形ゾーンＣに搬送する。シート１
９のサイズ及び成形型との位置関係により、クランプ位
置は任意に調整できる。 また、シートリフト時に、クランプ機構がシート１９に
干渉しないよう、クランプ作動はスイングモーシランを
する。 （４）加熱装置 上下ヒータ６７、６８はヒータフレーム７１内に吊架さ
れている。シート１９との位置関係は、吊架ボルトによ
り調整可能である。ヒータフレーム７１は昇降シリンダ
の作動により、ラック／ビニオン／ラック機構を介して
増速駆動される。ストローク端には衝撃吸収機構を設け
ている。 （５）成形装置 代表的な作動フローを第１２図のタイミング線図を参照
しながら説明する。 この図に示すように、上スライド２はシリンダ３にて昇
降するが、成形時はロック機構を作動させ、下スライド
シリンダ８、メインシリンダ９の反カバロックパー１１
８、ロックロット１２１、ロックガイド１２２を介して
上フレーム１にて支持する。 加熱終了及びヒータ退避終了と同時に上下スライド２．
５が昇降作動し、上下スライド２．５に取りつけた上下
フレーム１．４にてシート１９をクランプする。その際
、ロック機構が作動する。その後、モールド６を取りつ
けたモールドベース７が上昇し成形する。製品冷却後、
モールド６が降下し、その後上下スライド２．５が開閉
する。加熱・成形ゾーンにシート１９を搬送し、成形直
前までシート１９をクランプしていた搬送装置が退避後
、製品取り出し装置が前進し、上スライド２に内蔵され
た製品エジェクタにて離型された製品を加熱・成形ゾー
ン外に搬送する。 （６）製品取り出し装置 加熱・成形ゾーンにシート１９を搬送し成形直前までシ
ート１９をクランプしていた搬送装置が退避後、製品取
り出し装置が前進し、上スライド２に内蔵された製品エ
ジェクタにて離型された製品を加熱・成形ゾーン外に搬
送する。 なお、本発明によれば、熱可塑ＡＣＭシートの成形を可
能にする装置について説明したが、本装置は従来のＦＲ
ＴＰシートの成形にも使用できる。 従来の装置と比べ加熱終了から成形迄の時間が短く、シ
ート温度降下が少ないことから、シート加熱時のエネル
ギー省力化が図れ、また温度条件の安定した成形ができ
ることから、品質の安定、信頼性の向上を図ることがで
きる。 なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。 （発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、加熱終
了から成形迄の時間が短く、シート温度降下が少ないこ
とから、シート加熱時のエネルギー省力化が図れ、また
、温度条件の安定した成形ができることから、品質の安
定、信頼性の向上を図ることができる。また、各構成部
分毎に、以下のような効果を奏することができる。 （１）　　シート積載装置においては、シートと成形型
との相対位置再現性を得るためには、シートを定位置に
置く必要がある。しかし、大サイズ（例：５００１０以
上）のシートを所定位置にセットするには装置内に体を
乗り入れる必要が生じるため、作業性が悪（、ガイド調
整にも時間を要する０本発明の装置では、台車を出し入
れ可能としたので、これらの問題を解決することができ
る。また、台車は位置決め機構により定位置に位置決め
されるので、シート設置位置の信頼性も高い。 （２）シートリフト装置においては、シートの搬送及び
成形レベルは、成形時の監視性を良くするため、人間工
学的に１４００−程度が適している。一方、シートの積
載高さは同様に９００　ｗｍ程度が適している０本発明
の装置は、これらの作業、監視適正レベル間のシート移
送を行うことができ、ハンドリング装置の搬送動作と干
渉する事なく、積載台車から最短距離でシートの供給を
行うことができる。 （３）シートハンドリング装置においては、搬送レール
を伸縮可能な多段レール構造とし、一段レールの相互間
隔を調整することにより、シート幅に応したクランプ間
隔を容易に調節すること力ぐできる。また、クランプ回
転軸上の任意位置にセット可能なクランプ機構により、
シート端の必要箇所をクランプすることができる。また
、多段レール構造のため、搬送装置の待機時（シートク
ランプ位置）には、加熱・成形ゾーンには搬送機構のガ
イド部がな（、成形型の調整、段取り作業性が良い、搬
送及びクランプ用駆動機構は、加熱・成形ゾーンと反対
側に配置し、加熱・成形ゾーンでの加熱温度（最高６０
０°Ｃ程度）の影響を防止することができる。 （４）加熱装置においては、加熱後成形上のシート温度
降下を防止するため、ヒータは高速にて退避する必要が
ある。このためシリンダ直動ではなく、増速機構を介し
て駆動する。（ヒータ退避速度例：　５００　ｗｍ７ｓ
ｅｃ　〜１００　ｍ＋／５ｅｃ）　、また、衝撃吸収機
構の設置により、停止端の衝撃を防止することができる
。ヒータ及びシート間隔は、調整可能とし、シートの加
熱特性は合わせた加熱制御を可能としている。また、加
熱装置待機ゾーン及び加熱・成形ゾーンは、防熱カバー
で保護し、ヒータ加熱エネルギーの放散を防止し、加熱
〜成形までの温度降下を少なくすることができる。 （５）成形装置においては、成形時の荷重反力をロック
機構を介して上プレートにて支持するため、上シリンダ
能力が約１７１０に軽減できる（−船釣には、油圧駆動
シリンダが必要なものが、空気駆動シリンダで済ますこ
とができる）。上スライドはヒータ退避後、瞬時に降下
する必要があるので、油圧駆動にする場合、大型のアキ
ュムレータ、パルプ等が必要になり、ユニットが大型化
してしまう、また、上下スライドを各々昇降可能とし、
ヒータ退避後の同時作動をすることにより、シートクラ
ンプに要する時間短縮を図ることができる。 （６）製品取り出し装置においては、加熱・成形ゾーン
は高温度の雰囲気であるので、駆動機構として、ロッド
レスシリンダを用い、温度の影響を及ぼさない構造にし
ている。従って、信顧性の高い製品取り出しを行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料
シートの成形装置の基本成形プロセスの説明図、第２図
は本発明の実施例を示す一可塑性樹脂高性能繊維強化複
合材料シートの成形装置の全体斜視図、第３図はその成
形装置の基本配置図、第４図はその成形装置の外観図、
第５図は本発明のシート積載装置の構成図、第６図は本
発明のシートリフト装置の構成図、第７図は本発明のシ
ートクランプ・搬送（シートハンドリング）装置の構成
図、第８図は本発明の加熱装置の構成図、第９回は本発
明の成形装置の構成図、第１０図は本発明のスライドロ
ック装置の構成図、第１１図は本発明の製品取出し装置
の構成図、第１２図は本発明の成形装置のタイミング線
図、第１３図は従来の成形法とベースマトリックス及び
補強材含有率との関係を示す図、第１４図は従来の各成
形方法を用いた成形品の強度例を示す図、第１５図は従
来のガラス繊維の各種形態への加工と使用分野の例を示
す図、第１６図は従来のガラスクロスの代表的織り組織
を示す図、第１７図は従来のＦＴＰシートのスタンピン
グシステムの構成図である。 １・・・上フレーム、２・・・上スライド、３，８．９
・・・シリンダ、４・・・下フレーム、５・・・下スラ
イド、６・・・モールド、７・・・モールドベース、１
０・・・シートクランプ、１１．１９・・・シート、１
２・・・ヒータ、１３・・・成形品、Ａ・・・第１のゾ
ーン、Ｂ・・・第２のゾーン、Ｃ・・・第３のゾーン（
加熱・成形ゾーン）、Ｄ・・・第４のゾーン、１６・・
・架台、１７・・・シート積載台車、１８・・・シート
位置決めガイド、２０・・・取手、２１・・・後退端ス
トッパ、２２・・・前進端ストッパ、２３・・・スライ
ドレール、２４・・・スプリングプランジャ、２５・・
・クツションゴム、２６・・・バキュームバッド、２７
・・・バキュームパッド取付板、２８・・・ブラケット
、２９・・・シートリフト用シリンダ、３０・・・リフ
トガイド、３１・・・スライドプレート、３２・・・１
段レール、３３・・・２段レール、３４・・・３段レー
ル、３５・・・第１のストッパ、３６・・・第２のスト
ッパ、３７・・・第３のストッパ、３８・・・第４のス
トッパ、３９・・・第１のストッパプレート、４０・・
・第２のストッパプレート、４１・・・ハンドル車、４
２・・・テンシゴンレバー、４３・・・ギヤボックス、
４４・・・連結ロッド、４５・・・カップリング、４６
・・・幅調整シャフト（右ネジ）、４７・・・幅調整シ
ャフト（左ネジ）、４８・・・連絡ジヨイント、４９・
・・クランブロンド回転用ロータリーアクチュエータ、
５０・・・スプライン軸、５１・・・シート搬送シリン
ダ、５２・・・ブラケット、５３・・・ピローブロック
、５４・・・連結ロッド、５５・・・シャフトサポート
、５６・・・リニアブツシュ、５７・・・シャフト、５
８・・・ビローブロック、６０・・・ジッント、６１・
・・ローラフォロア、６２・・・偏心形カムフォロア、
６３・・・圧縮コイルバネ、６４・・・クランプロッド
、６５・・・シートクランプアーム、６６・・・クラン
プボス、６７・・・上ヒータ、６８・・・下ヒータ、６
９・・・上ヒータ取付フレーム、７０・・・下ヒータ取
付フレーム、７１・・・ヒータフレーム、７２・・・駆
動シリンダ、７３・・・第１の駆動ラック、７４・・・
第１の駆動とニオン、７５・・・駆動ピニオン軸、７６
・・・第２の駆動ピニオン、７７・・・第２の駆動ラッ
ク、７８・・・車輪、７９・・・レール、８０・・・レ
ールフレーム、８１・・・ラック取付プレート、８２・
・・プレートガイド、８３・・・スライドライナ、８４
・・・ラックサポート、８５・・・第１のシッックアブ
ゾーバ、８６・・・第２のショックアブゾーバ、９１・
・・上プレート、９２・・・下プレート、９３・・・タ
イバー、９４・・・タイバーナツト、９５・・・上スラ
イド、９６・・・下スライド、９７・・・上スライドシ
リンダ、９８・・・第１のシリンダジヨイント、９９・
・・下スライドシリンダ、１００・・・第３のシリンダ
ジヨイント、１０１・・・メインシリンダ、１０２・・
・モールドベース、１０３・・・ペースマウント、１０
４・・・エジェクトシリンダ、１０５・・・第２のシリ
ンダジヨイント、１０６・・・エジェクトプレート、１
０７・・・上スライドロックシリンダ、１０８・・・ス
トッパロッド、１０９・・・ブツシュ押工、１１０・・
・ストッパブツシュ、１１１・・・ナツト、１１２・・
・メインパー　１１３・・・トラニオンサポート、１１
４・・・第１のパーガイド、１１５・・・第２のバーガ
イド、１１６・・・第１のスライドパー１１７・・・第
２のスライドパー　１１８はロックパー１１９・・・プ
レート押工、１２０・・・パープレート、　１２１・・
・ロックロッド、１２２・・・ロックガイド、１２３・
・・パージ町インド、１３１・・・受は板、１３２・・
・スライドフレーム、１３３・・・スライドガイド、１
３４・・・ロンドレスシリンダ、１３５・・・フレーム
。 特許出願人　住友重機械工業株式会社 復代理人　弁理士　清　水　　守（外２名）図 （ｂン （ＯＬ） 図 （ｂ） 第８図（’ｅ／）２） （ｆ） （Ｑ−） 第 ９　図　（モの１） （ｅ） 第９ 図 （イｎ２） （ｄン Ｃｆ）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂をベースマトリックスとし、強化繊
   維に配向性を持たせ、高性能繊維強化複合材料シートか
   ら、立体的成形品を連続サイクルで加熱圧縮成形するこ
   とを特徴とする熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シ
   ートの成形装置。
2. （２）前記高性能繊維強化複合材料シートの加熱、成形
   、冷却を同一ゾーンで行うことにより加熱から成形に至
   る時間を短縮し、成形時の温度降下を最小限に押さえる
   ことを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂高性能繊
   維強化複合材料シートの成形装置。
3. （３）台車の出し入れ機構及び位置決め機構を有し、中
   ・大型シートの手動積載を可能にしてなるシート積載装
   置を具備する請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂高性能
   繊維強化複合材料シートの成形装置。
4. （４）ハンドリング装置の搬送動作と干渉することなく
   、積載台車から搬送装置まで、最短距離でシートの供給
   を行うことができるリフト装置を具備する請求項１又は
   ２記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シートの
   成形装置。
5. （５）伸縮可能な多段レールを有し、一段レールの相互
   間隔を調整することにより、シート幅に応じたクランプ
   間隔を容易に調整できるシートハンドリング装置を具備
   する請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化
   複合材料シートの成形装置。
6. （６）成形ゾーンにガイド部を有しない伸縮可能な多段
   レール構造のシートハンドリング装置を具備する請求項
   １又は２記載の一可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シ
   ートの成形装置。
7. （７）回転軸上の任意の位置にセット可能なクランプ機
   構を具備する請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂高性能
   繊維強化複合材料シートの成形装置。
8. （８）増速機構及び衝撃吸収機構を有する高速移動加熱
   装置を具備する請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂高性
   能繊維強化複合材料シートの成形装置。
9. （９）成形時の荷重応力をロック機構を介して成形装置
   本体フレームにて支持することを特徴とする請求項１又
   は２記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シート
   の成形装置。
10. （１０）上下スライドをおのおの昇降可能とし、ヒータ
    退避後の同時作動をすることにより、シートクランプに
    要する時間短縮を可能にしたことを特徴とする請求項１
    又は２記載の熱可塑性樹脂高性能繊維強化複合材料シー
    トの成形装置。