成型装置および同成型装置による成型方法
【課題】金型における成型部の耐久性を確保しつつ簡単な構成で成型部を加熱することができる成型装置および同成型装置による成型方法を提供する。
【解決手段】成型装置１００は、成型対象とるなる製品ＰＲを成型加工する第１金型１１０と第２金型１２０とを備えている。第１金型１１０および第２金型１２０は、互いに対向する面の中央部に第１成型部１１１および第２成型部１２１が形成されている。第１成型部１１１および第２成型部１２１は、製品ＰＲの表面形状に対応する３次元形状がそれぞれ形成されている。第１金型１１０および第２金型１２０における第１成型部１１１および第２成型部１２１の各周囲には、断熱絶縁体１１３，１２４が設けられている。また、第１金型１１０および第２金型１２０は、入出力電極１３２，１３３を介して給電装置１３６が接続されているとともに、連結電極１３４，１３５によって電気的に接続または切断可能に連結されている。
【解決手段】成型装置１００は、成型対象とるなる製品ＰＲを成型加工する第１金型１１０と第２金型１２０とを備えている。第１金型１１０および第２金型１２０は、互いに対向する面の中央部に第１成型部１１１および第２成型部１２１が形成されている。第１成型部１１１および第２成型部１２１は、製品ＰＲの表面形状に対応する３次元形状がそれぞれ形成されている。第１金型１１０および第２金型１２０における第１成型部１１１および第２成型部１２１の各周囲には、断熱絶縁体１１３，１２４が設けられている。また、第１金型１１０および第２金型１２０は、入出力電極１３２，１３３を介して給電装置１３６が接続されているとともに、連結電極１３４，１３５によって電気的に接続または切断可能に連結されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成型の対象となる製品の表面形状に対応した３次元形状に形成された一対の金型内に、可塑性または流動性を有する被成型材料を配置（射出を含む）して製品を成型する成型装置および同成型装置による成型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、可塑性または流動性を有する被成型材料、例えば、樹脂材料や金属材料を一対の金型内に配置して成型加工を行う成型装置がある。このような成型装置においては、被成型材料を成型する前に金型における被成型材料を成型する成型部を予め加熱することにより、被成型材料の可塑性または流動性の低下を抑えて精度良く成型加工できることが知られている。
【０００３】
この場合、金型を予備加熱する方法としては、例えば、下記各特許文献１〜５に示されるように、金型の周囲または金型の成型部にインダクタを配置して金型または成型部を誘導加熱する誘導加熱方式（下記特許文献１，２参照）、金型内部に電熱線や加熱した流体を通す流路を設けて金型または成型部を加熱する熱源埋設方式（下記特許文献３，４参照）、金型の成型部に対して発熱体（例えば、電熱線や赤外線ランプなど）を配置または加熱した流体を供給することにより金型または成型部を加熱する外部熱源方式（下記特許文献５，６参照）、および金型表面に絶縁層を介して導電層を設けてこの導電層に通電することにより金型を加熱する表層通電方式（下記特許文献７）など知られている。これらのうち、表層通電方式は、他の方式に比べて、被成型材料を投入して製品を成型し終えるまでのサイクルタイムが短いとともに金型や成型部を加熱するための構成が簡単であるという利点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５３５７８６号公報
【特許文献２】特開昭５７−４７４８号公報
【特許文献３】特開２００７−１１８２１３号公報
【特許文献４】特開平１１−３４８０４１号公報
【特許文献５】特開２００９−２０２３４８号公報
【特許文献６】特開平０９−１２３２４０号公報
【特許文献７】特開平０４−２６５７２０号公報
【０００５】
しかしながら、表層通電方式においては、金型の表層に絶縁層および導電層をそれぞれ形成する必要があり、これらの絶縁層および導電層の形成工程が煩雑であるという問題がある。特に、金型の成形工程においては、複数回の成型部の修正、すなわち型修正が行なわれるため、その都度、絶縁層および導電層の形成を行なわなければならない。また、絶縁層および導電層が形成された金型は、数回ないし数十回の成型工程によって薄膜である導電層が損傷するため金型の耐久性が低いとともに金型のメンテナンス作業が煩雑であるという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、金型における成型部の耐久性を確保しつつ簡単な構成で成型部を加熱することができる成型装置および同成型装置による成型方法を提供することにある。
【発明の概要】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、成型対象となる製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して第１金型に対向配置される第２金型とを備え、第１成型部と第２成型部との間に被成型材料を配置して製品を成型する成型装置において、第１金型および第２金型に電気を流すための金型通電手段を備え、金型通電手段は、第１金型および第２金型に流す電気を供給する給電装置と、第１金型と第２金型とを電気的に接続する電気接続部とを有し、第１金型側または第２金型側から電気接続部を介して第２金型側または第１金型側に電気を流すことにある。
【０００８】
このように構成したる本発明の特徴によれば、成型装置は、製品の表面を形成するための第１成型部および第２成型部をそれぞれ備える第１金型および第２金型に対して通電する金型通電手段を備えている。この場合、金型通電手段は、第１金型または第２金型から電気接続部を介して第２金型または第１金型に直流または交流の電気を直接流す。これにより、成形装置は、第１成型部および第２成型部が従来技術における導電層や絶縁層が不要なため金型の製作およびメンテナンス工数が低減される。すなわち、本発明に係る成型装置においては、金型における成型部の耐久性を確保しつつ簡単な構成で加熱することができる。
【０００９】
また、本発明の特徴によれば、成型装置は、電気接続部を介することにより一つの電源装置により第１金型と第２金型とに通電することができ、成型装置の構成を簡単にすることができる。
【００１０】
また、この場合、前記成型装置において、金型通電手段における電気接続部は、第１成型部および第２成型部にそれぞれ隣接配置されているとよい。
【００１１】
また、これらの場合、前記成型装置において、金型通電手段は、第１金型および第２金型における互いに対向する側面部に同第１金型および同第２金型にそれぞれ電気を流すための入出力電極を備えことができる。また、この場合、前記成型装置において、金型通電手段における入出力電極は、第１成型部および第２成型部にそれぞれ隣接配置されているとよい。
【００１２】
また、これらの場合、前記成型装置において、金型通電手段における電気接続部は、第１金型と第２金型とを電気的に接続または遮断するように構成するとよい。
【００１３】
また、これらの場合、前記成型装置において、金型通電手段は、第１金型と第２金型とが互に離隔した状態で電気を流すようにするとよい。
【００１４】
また、これらの場合、前記成型装置において、第１金型と第２金型との間における第１成型部および／または第２成型部の周囲に形成されて同第１成型部および／または同第２成型部を支持する外周部に絶縁体を設けるとよい。
【００１５】
これによれば、成型装置は、第１金型と第２金型との間における外周部に絶縁体が設けられている。このため、第１金型と第２金型とを密着させた閉じた状態で通電させることができる。これにより、第１金型および第２金型のうちの一方に通電して加熱することにより、他方の第２金型または第１金型を熱伝導により加熱することができる。また、第１金型と第２金型とを閉じた状態で加熱できるため、第１成型部および第２成型部からに熱の発散を防止して効率的に加熱することができる。さらには、第１金型と第２金型とを閉じた状態で加熱できるため、被成型材料の成型加工中においても第１成型部および第２成型部を加熱することができ、成型加工精度を向上させることができる。
【００１６】
また、これらの場合、前記成型装置において、第１金型および／または第２金型は、第１成型部および／または第２成型部の裏側に第１成型部および／または第２成型部に沿って空洞部が形成されているとよい。
【００１７】
これによれば、成型装置は、第１金型および／または第２金型における第１成型部および／または第２成型部の裏側に、第１成型部および／または第２成型部に沿って空洞部が形成されている。この場合、第１成型部および第２成型部の裏側とは、第１成型部および第２成型部が被成型材料を成型する面とは反対側を意味する。これにより、第１金型および／または第２金型に通電した際、供給した電気が第１金型および／または第２金型内における中央部分を流れることを防止して第１成型部および／または第２成型部に通電させることができる。すなわち、第１金型および／または第２金型内を最短経路で流れようとする電流を第１成型部および／または第２成型部に導くことができ、第１金型および／または第２金型内を効率的に加熱することができる。また、第１金型および／または第２金型に形成された空洞部により成型装置の軽量化を図ることができるとともに、第１金型および／または第２金型に形成された空洞部に成型装置を構成する他の部材、部品または機構などを収容することができ、成型装置の構成をより小型化することができる。
【００１８】
また、この場合、前記成型装置において、さらに、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部に対して冷却用流体を供給する冷却流体供給手段を設けることができる。これによれば、成型装置は、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部に対して冷却用流体を供給する冷却流体供給手段が設けられている。この場合、冷却用流体としては、水、油、液体窒素、水蒸気または空気などの各種液体および気体を用いることができる。これにより、冷却流体供給手段が設けられた第１金型および／または第２金型は、加熱状態にある第１成型部および／または第２成型部を早期に冷却することができる。また、この場合、第１成型部および／または第２成型部の肉厚が薄く形成されているため、より早期に冷却できるとともにより早期に再加熱することができる。
【００１９】
また、これらの場合、前記成型装置において、さらに、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部を支えるリブを設けることができる。これによれば、成型装置は、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部を支えるリブが設けられている。これにより、第１成型部および／または第２成型部の剛性を確保しつつ薄肉化を図ることができ、より効率的に第１成型部および／または第２成型部を加熱することができる。
【００２０】
また、これの場合、前記成型装置において、さらに、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部の温度を測定するための温度測定センサを設けたことができる。これによれば、成型装置は、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部の温度を測定するための温度測定センサが設けられている。これにより、第１成型部および／または第２成型部の温度状況を把握することができるため、第１成型部および／または第２成型部の温度を適切に制御することができ、より効率的かつ高精度に成型物を成型することができる。
【００２１】
また、本発明は、成型装置として実施できるばかりでなく、成型方法の発明としても実施できるものである。
【００２２】
具体的には、成型対象となる製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して第１金型に対向配置される第２金型とを備え、第１成型部と第２成型部との間に被成型材料を配置して製品を成型する成型方法において、第１金型および第２金型に流す電気を供給する給電装置と、第１金型と第２金型とを電気的に接続する電気接続部とを有する金型通電手段を設けておき、金型通電手段を用いて第１金型側または第２金型側から電気接続部を介して第２金型側または第１金型側に電気を流すことにより第１成型部および第２成型部を加熱し、加熱された第１成型部および第２成型部によって被成型材料を製品に成型するようにすればよい。
【００２３】
そして、この場合、前記成型方法において、第１金型および／または第２金型への通電は、第１金型と第２金型とが互に離隔した状態で行うとよい。また、この場合、前記成型方法において、第１金型と第２金型との間における第１成型部および／または第２成型部の周囲に形成されて同第１成型部および／または同第２成型部を支持する外周部に絶縁体を設けておき、第１金型および／または第２金型への通電は、第１金型と第２金型とが閉じた状態で行ってもよい。
【００２４】
また、これらの場合、前記成型方法において、第１金型および／または第２金型における第１成型部および／または第２成型部の裏側に、第１成型部および／または第２成型部に沿って空洞部を形成しておくとよい。また、これらの場合、前記成型方法において、第１金型および／または第２金型における第１成型部および／または第２成型部の裏側に形成した空洞部に対向して第１成型部および／または第２成型部に対して冷却用流体を供給する冷却流体供給手段を設けておき、被成型材料の成型後に、冷却流体供給手段から冷却用流体を第１成型部および／または第２成型部に対して供給して第１成型部および／または第２成型部を冷却するようにするとよい。これらによる本発明の特徴によれば、前記成型装置と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る成型装置の主要部の構成の概略を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す成型装置の作動を制御する制御システムのブロック図である。
【図３】図１に示す成型装置における断熱絶縁体の構成を模式的に示す拡大断面図である。
【図４】図１に示す成型装置の２つの金型を開いた状態の概略を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の変形例に係る成型装置の主要部の構成の概略を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の他の変形例に係る成型装置の主要部の構成の概略を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の他の変形例に係る成型装置の２つの金型を開いた状態の概略を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る成型装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る成型装置１００の主要部の構成の概略を模式的に示す断面図である。図２は、成型装置１００の作動を制御する制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この成型装置１００は、熱可塑性樹脂シートと繊維シートとを積層した被成型材料を加熱しながら圧縮して成型することによりＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製の製品ＰＲを製造する加工機である。この場合、製品ＰＲとしては、二輪または四輪の自動車両、船舶および航空機を構成する各種部品や、これらを駆動するための駆動系を構成する各種部品が相当する。
【００２７】
（成型装置１００の構成）
成型装置１００は、第１金型１１０および第２金型１２０を備えている。第１金型１１０および第２金型１２０は、互いに協働して被成型材料の成型加工を行う鋼製の型であり、互いに対向する面の中央部に第１成型部１１１および第２成型部１２１がそれぞれ形成されている。第１成型部１１１および第２成型部１２１は、実際に被成型材料に熱および圧縮力を加えて成型加工を行う部分であり、製品ＰＲの表面形状に対応する３次元形状、より具体的には、製品ＰＲの表面の３次元形状を反転させた３次元形状にそれぞれ形成されている。
【００２８】
本実施形態において第１成型部１１１は、製品ＰＲにおける図示下側表面の凹形状に対応して図示上側に向かって凸状に突出した形状に形成された所謂コアによって構成されている。この第１金型１１０における第１成型部１１１は、第１金型１１０の第１外周部１１０ａの肉厚（図示上下方向の肉厚）より薄い肉厚（図示上下方向の肉厚）で形成されている。第１外周部１１０ａは、第１金型１１０における第１成型部１１１の周囲に平面状に形成された部分であり、第２金型１２０における第２外周部１２０ａに対向する第２金型１２０との分割面でもある。すなわち、第１成型部１１１は、この第１外周部１１０ａの内側に形成されている。この第１外周部１１０ａは、第１金型１１０が第２金型１２０からの押圧力を受ける際に、第１成型部１１１の変形を抑えることができる肉厚で形成されている。本実施形態においては、第１金型１１０の第１外周部１１０ａの肉厚が約１５０ｍｍに形成されており、第１成型部１１１の肉厚が約２０ｍｍに形成されている。
【００２９】
また、第１金型１１０における第１成型部１１１の反対側には、凹状に窪んだ形状の第１空洞部１１２が形成されている。第１空洞部１１２は、第１成型部１１１の凸形状に沿った凹形状に形成されている。より具体的には、第１空洞部１１２は、第１成型部１１１に沿って形成されるとともに、第１成型部１１１に対向する内壁面が同第１成型部１１１に形状に対応する形状、すなわち、第１成型部１１１の肉厚を第２外周部１１０ａの肉厚より薄い肉厚に維持する形状に形成されている。
【００３０】
一方、本実施形態において第２成型部１２２は、製品ＰＲにおける図示上側表面の凸形状に対応して図示下側に向かって凹状に凹んだ形状に形成された所謂キャビティによって構成されている。この第２金型１２０における第２成型部１２１は、第２金型１２０の第２外周部１２０ａの肉厚より薄い肉厚で形成されている。この場合、第２外周部１２０ａは、前記第１外周部１１０ａと同様に、第２金型１２０における第２成型部１２１の周囲に平面状に形成された部分であり、第１金型１１０における第１外周部１１０ａに対向する第１金型１１０との分割面である。すなわち、第２成型部１２１は、この第２外周部１２０ａの内側に形成されている。この第２外周部１２０ａは、第２金型１１０が第１金型１１０を押圧する際の第１金型１１０からの反力を受ける際に、第２成型部１２１の変形を抑えることができる肉厚で形成されている。本実施形態においては、第２金型１２０の第２外周部１２０ａの肉厚が約１５０ｍｍに形成されており、第２成型部１２１の肉厚が約２０ｍｍに形成されている。
【００３１】
また、第２金型１２０における第２成型部１２１の反対側には、凹状に窪んだ形状の第２空洞部１２２が形成されている。第２空洞部１２２は、第２成型部１２１における最深部の図示水平部分に沿った凹形状に形成されている。より具体的には、第２空洞部１２２は、第２成型部１２１に沿って形成されるとともに、第２成型部１２１に対向する内壁面が同第２成型部１２１に形状に対応する形状、すなわち、第２成型部１２１の肉厚を第２外周部１２０ａの肉厚より薄い肉厚に維持する形状に形成されている。そして、この第２空洞部１２２には、最深部の図示水平部分に連通した状態で排水穴１２３が形成されている。
【００３２】
排水穴１２３は、第２空洞部１２２内に溜まった冷却水を第２金型１２０の外部に排水するための管状に延びる穴であり、一方の端部が第２空洞部１２２に連通するとともに、他方の端部が第２金型１２０の図示左側側面部に開口して形成されている。この排水穴１２３は、第２金型１２０の図示左側側面部に開口する他方の端部が図示しない排水管に接続されている。
【００３３】
また、第１金型１１０および第２金型１２０における第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａには、断熱絶縁体１１３，１２４がそれぞれ設けられている。断熱絶縁体１１３，１２４は、第１金型１１０と第２金型１２０とが閉じた成型領域の外部に対する断熱、気密保持および第１金型１１０と第２金型１２０とを電気的に絶縁するための部材である。この断熱絶縁体１１３，１２４は、図３に示すように、第１金型１１０および第２金型１２０における第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａ上において、第１成型部１１１および第２成型部１２１の周囲を囲んだ環状でかつ互いに対向する位置にそれそれぞれ固定的に設けられている。本実施形態においては、断熱絶縁体１１３，１２４は、ガラス繊維をリン酸塩をバインダーとして断面形状凹状の帯状に固めた基部１１３ａ，１２４ａと、同基部１１３ａ，１２４ａにおける凹状に凹んだ部分内に埋め込んだシリコンゴムからなるシール部１１３ｂ，１２４ｂとで構成されている。したがって、断熱絶縁体１１３，１２４は、互いのシール部１１３ｂとシール部１２４ｂとが互いに押し付け合って弾性形変形して密着することにより前記断熱、気密および絶縁状態を形成する。なお、断熱絶縁体１１３，１２４は、１つの断熱絶縁体１１３（または断熱絶縁体１２４）を第１金型１１０および第２金型１２０のどちらか一方にのみ設けるようにすることもできる。
【００３４】
第１金型１１０の図示下面には、第１空洞部１１２を覆う状態で第１受け板１１４が設けられている。第１受け板１１４は、第２金型１２０からの押圧力を受ける第１金型１１０を背面から支持するための鋼製の板部材であり、第１金型１１０における図示下面に図示しないボルトを介して固定的に取り付けられている。そして、この場合、第１受け板１１４は、第１金型１１０に形成された第１空洞部１１２を液密的に塞いだ状態で取り付けられる。この第１受け板１１４の内部には、給水穴１１５および排水穴１１７がそれぞれ形成されている。
【００３５】
給水穴１１５は、第１金型１１０の第１空洞部１１２の一部を形成する第１成型部１１１に冷却水を供給するために管状に延びた穴であり、一方の端部が第１受け板１１４の図示右側側面部に開口するとともに、他方の端部が第１空洞部１１２の一部を形成する第１成型部１１１の図示右側端部付近まで延びて形成されている。この給水穴１１５は、第１成型部１１１の図示奥行方向における形成方向に沿って複数の給水穴１１５が並んで形成されている。これら複数の給水穴１１５は、第１受け板１１４の図示右側側面部に開口する一方の端部が給水穴１１５に冷却水を供給する図示しない給水配管の一方の端部に接続されている。
【００３６】
そして、これらの各給水穴１１５には、第１空洞部１１２を形成する第１成型部１１１に向って噴水パイプ１１６が第１成型部１１１の図示左右方向における形成方向に沿って複数（本実施形態においては２つ）設けられている。噴水パイプ１１６は、給水穴１１５から供給される冷却水を第１成型部１１１の内側壁面に向って噴射するための鋼製のパイプ部材であり、第１空洞部１１２を形成する第１成型部１１１の壁面近傍まで延びて形成されている。
【００３７】
一方、排水穴１１７は、第１金型１１０の第１空洞部１１２内に溜まった冷却水を第１金型１１０の外部に排水するための管状に延びる穴であり、一方の端部が第１空洞部１１２を塞ぐ第１受け板１１４の上面に開口するとともに、他方の端部が第１受け板１１４の図示左側側面部に開口して形成されている。この排水穴１１７は、第１受け板１１４の図示左側側面部に開口する他方の端部が図示しない排水管に接続されている。
【００３８】
この第１受け板１１４が一体的に組み付けられた第１金型１１０は、断熱絶縁ベース１１８を介して第１取付板１１９に図示しないボルトを介して取り付けられている。断熱絶縁ベース１１８は、第１受け板１１４と第１取付板１１９との間で断熱および電気的な絶縁をするための板状部材である。本実施形態においては、断熱絶縁ベース１１８は、ガラス繊維をリン酸塩をバインダーとして固めたものを第１受け板１１４に対応する形状の板状体に形成して構成されている。第１取付板１１９は、第１金型１１０を成型装置１００における図示しない固定盤に取り付けるための鋼製の板状体である。すなわち、第１金型１１０は、成型装置１００に固定的に設けられた固定盤上に取り付けられた所謂下型（固定型）である。
【００３９】
一方、第２金型１２０の図示上面には、第２空洞部１２２を覆う状態で第２受け板１２５が設けられている。第２受け板１２５は、第１金型１１０から反力を受ける第２金型１２０を背面から支持するための鋼製の板部材であり、第２金型１２０における図示上面に図示しないボルトを介して固定的に取り付けられている。そして、この場合、第２受け板１２５は、第２金型１２０に形成された第２空洞部１２２を液密的に塞いだ状態で取り付けられる。この第２受け板１２５の内部には、前記給水穴１１５と同様の給水穴１２６が形成されている。
【００４０】
給水穴１２６は、第２金型１２０の第２空洞部１２２の一部を形成する第２成型部１２１に冷却水を供給するために管状に延びた穴であり、一方の端部が第２受け板１２５の図示右側側面部に開口するとともに、他方の端部が第２空洞部１２２の一部を形成する第１成型部１２１の図示右側端部付近まで延びて形成されている。この給水穴１２６は、第２成型部１２１の図示奥行方向における形成方向に沿って複数の給水穴１２６が並んで形成されている。これら複数の給水穴１２６は、第２受け板１２５の図示右側側面部に開口する一方の端部が給水穴１２６に冷却水を供給する図示しない前記給水配管の一方の端部に接続されている。
【００４１】
そして、これらの各給水穴１２６には、第２空洞部１２２を形成する第２成型部１２１に向って噴水パイプ１２７が第２成型部１２１の図示左右方向における形成方向に沿って複数（本実施形態においては４つ）設けられている。噴水パイプ１２７は、給水穴１２６から供給される冷却水を第２成型部１２１の内側壁面に向って噴射するための鋼製のパイプ部材であり、第２空洞部１２２を形成する第２成型部１２１の壁面近傍まで延びて形成されている。
【００４２】
この第２受け板１２５が一体的に組み付けられた第２金型１２０は、断熱絶縁ベース１２８を介して第２取付板１２９に図示しないボルトを介して取り付けられている。断熱絶縁ベース１２８は、前記断熱絶縁ベース１１８と同様に、第２受け板１２５と第２取付板１２９との間で断熱および電気的な絶縁をするための板状部材である。本実施形態においては、断熱絶縁ベース１２８は、ガラス繊維をリン酸塩をバインダーとして固めたものを第２受け板１２５に対応する形状の板状体に形成して構成されている。第２取付板１２９は、第２金型１２０を成型装置１００における図示しない可動盤に取り付けるための鋼製の板状体である。すなわち、第２金型１２０は、成型装置１００に図示上下方向に沿って可動的に設けられた可動盤上に取り付けられた所謂上型（可動型）である。
【００４３】
また、第１受け板１１４および第２受け板１２５の各給水穴１１５，１２６に冷却水を供給する吸水配管（図示せず）には、他方の端部が水道管に接続されるとともに、給水穴１１５，１２６と水道管との各間の部分に給水弁１３１が設けられている。給水弁１３１は、後述する制御装置１４０に作動が制御されて水道管と給水穴１１５，１２６とを連通状態または非連通状態（遮断）にする。すなわち、給水弁１３１は、水道管から供給される冷却水（水道水）を給水穴１１５，１２６へ流通または遮断する。
【００４４】
また、第１金型１１０および第２金型１２０には、第１成型部１１１および第２成型部１２１を介して互いに対向する側面部に入出力電極１３２，１３３および連結電極１３４，１３５が設けられている。入出力電極１３２，１３３は、第１金型１１０と第２金型１２０とに電流を流すための銅製の電極である。この入出力電極１３２，１３３は、第１金型１１０および第２金型１２０の図示左側側面部における図示奥行方向に沿って延びる板状に形成されている。
【００４５】
一方、連結電極１３４，１３５は、第１金型１１０と第２金型１２０とを電気的に接続または切断するための銅製の電極である。これらの連結電極１３４，１３５のうち、連結電極１３４は、第１金型１１０の図示左側側面部における図示奥行方向に沿って延びる板状に形成されている。この連結電極１３４には、図示上下方向に貫通する円筒形の貫通孔１３４ａが図示奥行方向の形成方向に沿って複数形成されている。一方、連結電極１３５は、第２金型１２０の図示左側側面部における図示奥行方向に沿って延びる板状に形成されている。この連結電極１３５には、前記連結電極１３４に形成された貫通孔１３４ａに嵌合する軸状のピンジャック１３５ａが貫通孔１３４ａに対応する位置および形状で設けられている。このピンジャック１３５ａの表面には銀メッキが施されている。
【００４６】
入出力電極１３２，１３３には、給電装置１３６が接続されている。給電装置１３６は、第１金型１１０と第２金型１２０とに流す電流を供給するための電源装置である。この給電装置１３６は、制御装置１４０に制御されて入出力電極１３２，１３３を介して第１金型１１０および第２金型１２０に対して交流電流を供給する。本実施形態においては、給電装置１３６は、電圧が約４０Ｖ、電流が約５０００Ａ、周波数が５０ｋＨｚの交流電流を入出力電極１３２，１３３に出力可能に構成されている。なお。この給電装置１３６が出力する交流電流は、被成型材料ＷＫの成型加工条件に応じて適宜設定されるものであることは当然である。
【００４７】
成型装置１００は、制御装置１４０を備えている。制御装置１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、操作パネル１４１を介した被施術者からの指示に従って、ＲＯＭなどの記憶装置に予め記憶された制御プログラムを実行することにより、成型装置１００の各種作動を制御する。具体的には、この制御装置１４０は、主として、給水弁１３１、給電装置１３６、金型駆動装置１５１およびバキューム装置１５２の各作動をそれぞれ制御する。
【００４８】
この場合、操作パネル１４１は、成型装置１００の作動を制御する制御装置１４０に指示を与えるとともに、成型装置１００（制御装置１４０）からの情報を表示するためのユーザインターフェースである。また、金型駆動装置１５１は、前記第２金型１２０を保持する可動盤（図示せず）を第１金型１１０に対して近接または離隔させる方向に変位させるための電動式の駆動装置である。なお、金型駆動装置１５１は、電動式以外、例えば、油圧式などであっても良いことは当然である。また、バキューム装置１５２は、第１金型１１０と第２金型１２０とを閉じた際に、第１金型１１０と第２金型１２０との間の成型領域から空気を吸引する機械装置である。また、この成型装置１００には、成型した製品ＰＲを第１金型１１０から取り出すためのエジェクタピン（図示せず）など備えているが、これらに関しては本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。
【００４９】
（成型装置１００の作動）
次に、このように構成した成型装置１００の作動について説明する。まず、作業者は、図４に示すように、製品ＰＲの原料となる被成型材料ＷＫを用意する。本実施形態においては、２枚の熱可塑性樹脂製シート（例えば、ポリエチレン樹脂製シート）と１枚の繊維シート（例えば、ガラス繊維シート、炭素繊維シートまたは金属繊維シートなど）とをそれぞれ用意する。次に、作業者は、成型装置１００を起動させる。具体的には、作業者は、成型装置１００の操作パネル１４１を操作して成型装置１００の電源を入れる。これにより、成型装置１００の制御装置１４０は、図示しない所定の制御プログラムを実行することにより作業者からの指令の入力を待つ待機状態となる。
【００５０】
次に、作業者は、第１金型１１０および第２金型１２０をそれぞれ予熱する。具体的には、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して金型の型締めおよび通電開始を指示する。この指示に応答して制御装置１４０は、金型駆動装置１５１の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０側（図示下方）に変位させることにより第２金型１２０を第１金型１１０に密着させた後、給電装置１３６の作動を制御して第１金型１１０および第２金型１２０に対して通電を開始する。この場合、第１金型１１０と第２金型１２０とは、断熱絶縁体１１３，１２４を介して電気的に絶縁された状態で密着するとともに、連結電極１３５のピンジャック１３５ａが連結電極１３４の貫通孔１３４ａに嵌合することにより電気的に接続された状態となる。
【００５１】
そして、第１金型１１０および第２金型１２０は、給電装置１３６による給電により発熱を開始する。具体的には、給電装置１３６から出力された電流は、入出力電極１３２（または入出力電極１３３）を介して第１金型１１０（または第２金型１２０）内に供給されるとともに連結電極１３４（または連結電極１３５）および連結電極１３５（または連結電極１３４）を介して第２金型１２０（または第１金型１１０）内を流通した後、入出力電極１３３（または入出力電極１３２）を介して給電装置１３６に戻る。すなわち、連結電極１３４，１３５が、本発明に係る電気接続部に相当し、これらの入出力電極１３２，１３３、連結電極１３４，１３５および給電装置１３６が、本発明に係る金型通電手段に相当する。
【００５２】
この場合、第１金型１１０および第２金型１２０の中央部は第１空洞部１１２および第２空洞部１２２によって空洞に形成されているため、第１金型１１０および第２金型１２０に流された電流は第１成型部１１１および第２成型部１２１に流れる。そして、これらの第１成型部１１１および第２成型部１２１は、第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａの肉厚より薄く形成、すなわち、断面積が小さく形成されているため、加熱の対象となる部分の体積が小さい。また、第１金型１１０および第２金型１２０に交流電流（高周波電流）を流した際の表皮効果により、第１成型部１１１および第２成型部１２１における表面部に電流が集中する。これらにより、第１金型１１０および第２金型１２０における第１成型部１１１および第２成型部１２１は、早期かつ効率的に加熱される。また、この場合、エッジ効果により、第１金型１１０および第２金型１２０における凸部に電流が偏って流れるため、第１成型部１１１および第２成型部１２１における凸部（図１において破線円で示した部分）が他の部分よりも加熱される。
【００５３】
なお、この第１金型１１０および第２金型１２０の予備加熱工程においては、第１金型１１０と第２金型１２０とを断熱絶縁体１１３，１２４を介して電気的に絶縁された状態で密着した。しかし、この予備加熱工程は、第１金型１１０および第２金型１２０に通電可能であれば良いため、必ずしも第１金型１１０と第２金型１２０とを密着させる必要はない。すなわち、連結電極１３４と連結電極１３５とが通電可能な程度に接触した状態であれば、第１金型１１０と第２金型１２０とが互いに接触し合わない離隔した状態であってもよい。
【００５４】
次に、作業者は、第１金型１１０および第２金型１２０を所定時間の通電により加熱した後、金型の型開きを行って被成型材料ＷＫをセットする。具体的には、作業者は、第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度が概ね２００℃に達する時間の経過後、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して金型の型開きおよび通電停止を指示する。なお、第１金型１１０および第２金型１２０に通電する時間は、被成型材料ＷＫの種類、大きさおよび通電する電力量に応じて適宜決定されることは当然である。この指示に応答して制御装置１４０は、金型駆動装置１５１の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０から離隔する方向（図示上方）に変位させることにより第２金型１２０を第１金型１１０から離隔させた後、給電装置１３６の作動を制御して第１金型１１０および第２金型１２０に対する通電を停止する。
【００５５】
そして、作業者は、図４に示すように、型開きされた第１金型１１０における第１成型部上１１１上に被成型材料ＷＫをセットする。本実施形態においては、繊維シートの両側面に熱可塑性樹脂シートを配置した被成型材料ＷＫを第１金型１１０における第１成型部上１１１上に配置する。
【００５６】
次に、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して金型の型締めを指示するとともに金型内のエア抜き処理を指示する。この指示に応答して制御装置１４０は、前記と同様にして、金型駆動装置１５１の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０側（図示下方）に変位させることにより第２金型１２０を第１金型１１０に密着させる。この場合、第２金型１２０における第２成型部１２１は、被成型材料ＷＫを圧縮変形させながら第１金型１１０側に変位する。そして、この場合、第１成型部１１１および第２成型部１２１における前記凸部（図１において破線円）は、前記エッジ効果により他の部分より高温となっているため、被成型材料ＷＫを効果的に変形させることができる。
【００５７】
また、制御装置１４０は、第２金型１２０を第１金型１１０に密着させた後、バキューム装置１５２の作動を制御して型締めされた第１金型１１０と第２金型１２０との間の成型領域内の空気の吸引を開始する。この場合、被成型材料ＷＫが配置された第１金型１１０と第２金型１２０との間の成型領域は、第１成型部１１１および第２成型部１２１の周囲に配置された断熱絶縁体１１３，１２４によって気密性が確保されているため、精度良くエア抜きが行なわれる。
【００５８】
次に、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して被成型材料ＷＫの成型加工を指示する。この指示に応答して制御装置１４０は、再度、給電装置１３６の作動を制御して第１金型１１０および第２金型１２０に対して通電を開始する。これにより、第１金型１１０および第２金型１２０における第１成型部１１１および第２成型部１２１は、前記と同様にして交流電流が流れることによりそれぞれ加熱される。この場合、制御装置１４０は、給電装置１３６の作動を制御して第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度を被成型材料ＷＫの熱可塑性樹脂シートが溶融する温度まで加熱するとともに同温度状態を所定時間維持する。本実施形態においては、制御装置１４０は、第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度を概ね２５０℃〜３００℃の温度に加熱して同温度に維持する。これにより、第１成型部１１１と第２成型部１２１との間に配置されている被成型材料ＷＫの２つの熱可塑性樹脂シートが溶融して繊維シート内にそれぞれ含浸する。
【００５９】
従来、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）は、熱硬化性樹脂と繊維シートとで成型されることが一般的であった。これは、熱硬化性樹脂が熱可塑性樹脂に比べて成型加工工程における流動性を確保し易いことに起因している。しかし、本発明に係る成型装置１００によれば、被成型材料ＷＫの成型加工工程において第１金型１１０および第２金型１２０に通電して被成型材料ＷＫを加熱できるため、熱可塑性樹脂の流動性を確保し易く熱可塑性樹脂によるＦＲＰを容易かつ短時間（短サイクルタイム）で製造することができる。
【００６０】
次に、作業者は、被成型材料ＷＫにおける熱可塑性樹脂シートが繊維シートに含浸するに必要な時間の経過後、操作パネル１４１を操作することにより制御装置１４０に対して冷却処理を指示する。この指示に応答して、制御装置１４０は、給電装置１３６の作動を制御して第１金型１１０および第２金型１２０に対する通電を停止するとともに、給水弁１３１の作動を制御することにより同給水弁１３１を開いて給水穴１１５，１２６内に冷却水を導入する。これにより、給水穴１１５，１２６に設けられた噴水パイプ１１６，１２７から冷却水が第１成型部１１１および第２成型部１２１に向けて噴射されて同第１成型部１１１および第２成型部１２１が冷却される（図１において破線矢印参照）。
【００６１】
この場合、噴射パイプ１１６，１２７は、第１空洞部１１２および第２空洞部１２２をそれぞれ形成する第１成型部１１１の壁面および第２成型部１２１の壁面の各近傍までそれぞれ延びて形成されているため、第１成型部１１１および第２成型部１２１を効果的に冷却することができる。すなわち、給水穴１１５，１２６、噴水パイプ１１６，１２７および給水弁１３１が、本発明に係る冷却流体供給手段に相当する。
【００６２】
これにより、第１成型部１１２と第２成型部１２２との間に配置されて成型された被成型材料ＷＫが急速に冷却されて固化する。また、第１成型部１１１および第２成型部１２１を冷却した冷却水は、第１受け板１１４に形成された排水穴１１７および第２金型１２０に形成された排水穴１２３を介して第１金型１１０および第２金型１２０の外部に排出される（図１において破線矢印参照）。第１成型部１１２と第２成型部１２２との間に配置された被成型材料ＷＫが固化した場合には、作業者は、固化した被成型材料ＷＫ、すなわち、製品ＰＲを取り出す。具体的には、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して冷却処理の中断および金型の型開き指示する。
【００６３】
この指示に応答して、制御装置１４０は、給水弁１３１の作動を制御することにより同給水弁１３１を閉じて給水穴１１５，１２６内への冷却水の供給を中断させるとともに、金型駆動装置１５１の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０から離隔する方向（図示上方）に変位させることにより第２金型１２０を第１金型１１０から離隔させる。そして、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して第１金型１１０に設けられた図示しないエジェクタピンの駆動を指示する。この指示に応答して、制御装置１４０は、第１金型１１０に設けられたエジェクタピンが駆動する。これにより、第１成型部１１１に密着した製品ＰＲがエジェクタピンによって押し出されるため、作業者は同押し出された製品ＰＲを第１金型１１０から取り除くことができる。
【００６４】
次いで、作業者は、製品ＰＲの製造を続けて行なう場合には、再度、第１金型１１０および第２金型１２０の予熱工程から作業を開始する。一方、製品ＰＲの製造を終了する場合には、作業者は、操作パネル１４１を操作して成型装置１００の電源を切る。これにより、成型装置１００による製品ＰＲの製造作業が終了する。
【００６５】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、成型装置１００は、製品ＰＲの表面を形成するための第１成型部１１１および第２成型部１２１の第１金型１１０および第２金型１２０に対して通電する給電装置１３６を備えている。そして、給電装置１３６によって通電される第１成型部１１１および第２成型部１２１の肉厚は、同第１成型部１１１および第２成型部１２１の周囲に形成された第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａの肉厚より薄肉に形成されている。すなわち、加熱対象部分である第１成型部１１１および第２成型部１２１の断面積が小さくなっている。このため、第１金型１１０および第２金型１２０に交流電流を通電した場合においては、第１成型部１１１および第２成型部１２１が第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａと一様な肉厚で形成されている場合に比べて、少ない電力量で早期に加熱することができる。また、この場合、第１成型部１１１および第２成型部１２１は、従来技術における導電層や絶縁層が不要なため金型の製作およびメンテナンス工数が低減される。すなわち、本発明に係る成型装置１００においては、金型における成型部の耐久性を確保しつつ簡単な構成で加熱することができる。
【００６６】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例を示す図５〜７においては、上記実施形態における成型装置１００の構成部分に対応する部分に同じ符号を付して、これらの説明は適宜省略する。
【００６７】
例えば、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０に対して通電することにより第１成型部１１１および第２成型部１２１を加熱するように構成した。しかし、第１金型１１０および第２金型１２０に対する通電は、第１金型１１０および第２金型１２０のうちの少なくとも一方でもよい。例えば、第１金型１１０にのみ通電した場合、第２金型１２０は通電により熱せられた第１金型１１０に近接配置または絶縁体を介した密着配置により間接的に熱することができる。
【００６８】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０によって被成型材料ＷＫを成型加工する前に第１金型１１０および第２金型１２０を予備加熱した。しかし、被成型材料ＷＫを成型加工する際に第１金型１１０および第２金型１２０を加熱することを前提とすれば、必ずしも第１金型１１０および第２金型１２０の予備加熱は必要ではない。すなわち、第１金型１１０および第２金型１２０に通電しながら被成型材料ＷＫを圧縮成型加工する場合には、第１金型１１０および第２金型１２０の予備加熱を省略することもできる。
【００６９】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０における第１成型部１１１および第２成型部１２１の各裏面側に第１空洞部１１２および第２空洞部１２２を形成した。これにより、第１金型１１０および第２金型１２０に通電した際、供給した電気が第１金型１１０および第２金型１２０内における中央部分を流れることを防止して第１成型部１１１および第２成型部１２１に通電させることができる。すなわち、第１金型１１０および第２金型１２０内を最短経路で流れようとする電流を第１成型部１１１および第２成型部１２１に導くことができ、第１金型１１０および第２金型１２０内を効率的に加熱することができる。また、第１金型１１０および第２金型１２０に形成された第１空洞部１１２および第２空洞部１２２により成型装置１００の軽量化を図ることができる。また、第１空洞部１１２および第２空洞部１２２内に第１成型部１１１および第２成型部１２１を冷却するための冷却流体供給手段などを配置することもできる。しかし、第１空洞部１１２および第２空洞部１２１は、必ずしも必要ではなくこれらを省略して第１金型および第２金型を形成した場合であっても第１成型部１１１および第２成型部１２１に電気を流すことはできる。また、この場合、第１受け板１１４および第２受け板１２５に第１空洞部１１２および第２空洞部１２１に相当する形状を形成することもできる。
【００７０】
また、上記実施形態においては、給水穴１１５，１２６、噴水パイプ１１６，１２７および給水弁１３１からなる冷却流体供給手段により、第１成型部１１１および第２成型部１２１を水によって冷却するように構成した。しかし、冷却流体供給手段は、水流を直接第１成型部１１１および第２成型部１２１に供給する他に、シャワー状または霧状にして供給するようにしても良いし、水以外の冷却媒体、例えば、油や空気などの各種液体または気体からなる流動体を用いて第１成型部１１１および第２成型部１２１を冷却するように構成することもできる。また、噴水パイプ１１６，１２７においても、吐出口を絞って冷却水をより勢い良く噴射させるようにしてもよい。また、第１成型部１１１および第２成型部１２１を急冷する必要がない場合には、冷却流体供給手段を省略することもできる。
【００７１】
また、上記実施形態においては、第１成型部１１１および第２成型部１２１は、肉厚が約２０ｍｍに形成されている。しかし、第１成型部１１１および第２成型部１２１の肉厚は、第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａの肉厚未満の厚さの範囲において被成型材料ＷＫや製品ＰＲの種類、形状、大きさ、加工条件によって適宜決定されるものである。そして、この場合、例えば、図５に示すように、第１空洞部１１２および第２空洞部１２２内において、第１成型部１１１および第２成型部１２１に対して補強のためのリブ１６１を設けることができる。これにより、第１成型部１１１および第２成型部１２１の剛性を確保しつつ薄肉化を図ることができる。なお、図５においては、第１成型部１１１および第２成型部１２１に各一つずつのリブ１６１を設けたが、リブ１６１の形成数や形状は第１成型部１１１および第２成型部１２１を支持可能な範囲で適宜決定されるものである。
【００７２】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０における第１空洞部１１２および第２空洞部１２２内に第１成型部１１１および第２成型部１２１を冷却するための冷却流体供給手段を配置した。しかし、第１空洞部１１２および第２空洞部１２２内には、冷却流体供給手段に代えて、または加えて、第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度を測定するための温度センサを設けることもできる。この場合、温度センサによって検出された温度は、操作パネル１４１に表示させるようにしても良いし、制御装置１４０による第１金型１１０および第２金型１２０の加熱制御および冷却制御に用いることもできる。これによれば、作業者および制御装置１４０は、第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度状況を把握することができるため、第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度を適切に制御することができ、より効率的かつ高精度に成型物を成型することができる。
【００７３】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０における第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａに断熱絶縁体１１３，１２４をそれぞれ配置した。これらの断熱絶縁体１１３，１２４は、第１金型１１０と第２金型１２０とが閉じた成型領域の外部に対する断熱、気密保持および第１金型１１０と第２金型１２０とを電気的に絶縁するためのものである。しかし、断熱絶縁体１１３，１２４は、断熱、気密保持および電気的絶縁のうちの少なくとも１つの機能を発揮させる目的で設けるようにしてもよい。例えば、第１金型１１０と第２金型１２０とを閉じた状態で通電、換言すれば、被成型材料ＷＫの成型加工中に通電する必要がない場合には、断熱絶縁体１１３，１２４は電気的な絶縁機能を有する必要はない。また、断熱絶縁体１１３，１２４は、樹脂以外の素材、例えば、セラミックやコンクリートなどで構成することもできる。なお、断熱絶縁ベース１１８，１２８についても同様である。
【００７４】
また、上記実施形態においては、連結電極１３４，１３５は、連結電極１３４に形成した貫通孔１３４ａに連結電極１３５から突出する棒状のピンジャック１３５ａが嵌合する構成とした。これにより、第１金型１１０と第２金型１２０とを密着させることなく第１金型１１０と第２金型１２０とに通電させることができる。しかし、連結電極１３４，１３５は、第１金型１１０と第２金型１２０とに通電させることができる構成であれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、連結電極１３４を第２金型１２０側に伸縮するパンタグラフ機構で構成するとともに、連結電極１３５を前記パンタグラフ機構における頂部に接触する電極で構成することができる。
【００７５】
また、上記実施形態においては、給電装置１３６は、第１金型１１０および第２金型１２０に対して交流電流を供給するように構成した。しかし、給電装置１３６は、第１金型１１０および第２金型１２０に対して直流電流を供給するように構成しても良い。これによれば、第１成型部１１１および第２成型部１２１が第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａの肉厚より薄く形成、すなわち、断面積が小さく形成されているため、電気抵抗が第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａより大きいとともに加熱の対象となる体積が小さい。これにより、第１成型部１１１および第２成型部１２１は、早期かつ効率的に加熱される。なお、給電装置１３６が出力する電気量は、被成型材料の種類、大きさまたは成型精度に応じて適宜設定されるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。
【００７６】
また、上記実施形態においては、１つの給電装置１３６と連結電極１３４，１３５によって第１金型１１０と第２金型１２０とに電気を流すように構成した。しかし、１つの給電装置１３６から第１金型１１０および第２金型１２０にそれぞれ個別に給電するように構成しても良いし、第１金型１１０および第２金型１２０にそれぞれ給電するための給電装置１３６をそれぞれ個別に用意することもできる。
【００７７】
また、上記実施形態においては、被成型材料ＷＫとしてポリエチレン樹脂を用いた。しかし、被成型材料ＷＫは、製品ＰＲの仕様に応じて適宜選定されるものであり、他の熱可塑性樹脂であっても良いことは当然である。例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン共重体（所謂ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリスルフォン樹脂またはポリエーテルエーテルケトン樹脂などを被成型材料ＷＫとして用いることができる。
【００７８】
また、上記実施形態においては、被成型材料ＷＫを熱可塑性樹脂シートと繊維シートとで構成した。しかし、被成型材料ＷＫは、製品ＰＲの仕様に応じて適宜選定されるものである。したがって、被成型材料ＷＫは、熱可塑性樹脂シートのみで構成されていても良いし、熱可塑性樹脂シートより厚さが厚い熱可塑性樹脂板で構成されていてもよい。また、さらには、被成型材料ＷＫは、熱可塑性樹脂を熱した流動体であってもよい。すなわち、本発明における成型装置１００は、射出成型機としても実施できるものである。
【００７９】
具体的には、例えば、図６に示すように、射出成型機としての成型装置１００は、第１金型１１０の中央部に被成型材料ＷＫの流路を構成するスプル１６２が形成されている。このような射出成型機で構成された成型装置１００によれば、被成型材料ＷＫの注入の前に第１金型１１０および第２金型１２０を予熱しておくことにより、射出成型時の成型不良である所謂ウエルド不良や所謂ヒケ不良を効果的に防止できるとともに、製品ＰＲをより薄肉化することができる。また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のような高融点材料を精度良く射出成型加工することもできる。なお、図６に示した射出成型機としての成型装置１００は、第１金型１１０が図示しない可動盤上に取り付けられた可動型で構成されるとともに、第２金型１２０が図示しない固定盤上に取り付けられた固定型で構成されており、この固定された第２金型１２０に対して第１金型１１０が近接または離隔する方向に変位する。
【００８０】
また、このような射出成型機で構成された成型装置１００においては、被成型材料ＷＫとして熱可塑性樹脂の他に、熱硬化性樹脂、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂または不飽和ポリエステル樹脂を用いることもできる。また、これらの熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、金属粉末または各種鉱物粉末を混ぜ合わせたものを用いて射出成型することができる。
【００８１】
なお、射出成型機で構成された成型装置１００においては、例えば、以下の工程１〜６によって製品ＰＲを成型加工することができる。すなわち、
工程１：第１金型１１０と第２金型１２０とを密着させる型締め工程
工程２：第１金型１１０および第２金型１２０に通電して加熱する予備加熱工程
工程３：溶融樹脂をスプル１６２を介して金型内に注入する注入工程（この場合、通電しても非通電であってもともに可）
工程４：第１金型１１０および第２金型１２０に冷却水を供給して冷却する冷却工程
工程５：第１金型１１０と第２金型１２０とを離隔させる型開き工程
工程６：エジェクタピンを駆動して製品ＰＲを第１金型１１０から取り出す取出し工程
【００８２】
また、被成型材料ＷＫとして、樹脂以外の材料、例えば、各種鋼材、チタン材、アルミニウム材またはマグネシウム材などの各種金属材料を用いることもできる。すなわち、本発明における成型装置１００は、金属材料による射出成型機やプレス機としても実施できるものである。この場合、金属材料のプレス加工においては、従来、被成型材料ＷＫを塑性変形させ易くするために被成型材料ＷＫをプレス機に配置する前に予め加熱処理することが一般的に行われていた。しかし、本発明における成型装置１００をプレス機に採用した場合においては、第１金型１１０および第２金型１２０に配置した被成型材料ＷＫを加熱することができるため、被成型材料ＷＫをプレス機に配置する前に予め加熱する必要がなく、加工工程における作業負担を軽減することができるとともに、塑性変形し難い鋼材、具体的には、高抗張力鋼のプレス成型加工を精度良く効率的に行なうことができる。
【００８３】
また、チタン材、アルミニウム材またはマグネシウム材などの比較的塑性変形し易い材料をプレス加工する場合においては、例えば、図７に示すように、第１金型１１０と第２金型１２０との間に、成型加工時における被成型材料ＷＫを押えてクランプするためのダイフェース１６３を設けるとよい。ダイフェース１６３は、第１金型１１０を貫通して成型装置１００における図示しない支持部に図示上下方向に摺動自在に支持された鋼板部材である。このダイフェース１６３は、第２金型１２０の第１金型１１０側への変位に従って同第２金型１２０の外周部１２０ａに押されて第１金型１１０上の被成型材料ＷＫをクランプする。これにより、チタン材、アルミニウム材またはマグネシウム材などの比較的塑性変形し易い材料にシワを生じさせることなく塑性変位させることができる。
【００８４】
なお、プレス機で構成された成型装置１００においては、例えば、以下の工程１〜６によって製品ＰＲを成型加工することができる。すなわち、
工程１：第１金型１１０および第２金型１２０に通電して加熱する予備加熱工程
工程２：第１金型１１０と第２金型１２０とを離隔させた型開き状態で被成型材料ＷＫをセットする材料配置工程
工程３：第１金型１１０と第２金型１２０とを密着させた型締め状態で加圧する加圧工程（非通電）
工程４：第１金型１１０および第２金型１２０に冷却水を供給して冷却する冷却工程
工程５：第１金型１１０と第２金型１２０とを離隔させる型開き工程
工程６：エジェクタピンを駆動して製品ＰＲを第１金型１１０から取り出す取出し工程
【符号の説明】
【００８５】
ＰＲ…製品、ＷＫ…被成型材料、
１００…成型装置、
１１０…第１金型、１１０ａ…第１外周部、１１１…第１成型部、１１２…第１空洞部、１１３…断熱絶縁体、１１３ａ・・・基部、１１３ｂ…シール部、１１４…受け板、１１５…給水穴、１１６…噴水パイプ、１１７…排水穴、１１８…断熱絶縁ベース、１１９…取付板、
１２０…第２金型、１２０ａ…第２外周部、１２１…第２成型部、１２２…第２空洞部、１２３・・・排水穴、１２４…断熱絶縁体、１２４ａ・・・基部、１２４ｂ…シール部、１２５…受け板、１２６…給水穴、１２７…噴水パイプ、１２８…断熱絶縁ベース、１２９…取付板、
１３１…供給弁、１３２，１３３…入出力電極、１３４，１３５…連結電極、１３４ａ…貫通孔、１３５ａ…ピンジャック、１３６…給電装置、
１４０…制御装置、１４１…操作パネル、
１５１…金型駆動装置、１５２…バキューム装置、
１６１…リブ、１６２…スプル、１６３…ダイフェース。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成型の対象となる製品の表面形状に対応した３次元形状に形成された一対の金型内に、可塑性または流動性を有する被成型材料を配置（射出を含む）して製品を成型する成型装置および同成型装置による成型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、可塑性または流動性を有する被成型材料、例えば、樹脂材料や金属材料を一対の金型内に配置して成型加工を行う成型装置がある。このような成型装置においては、被成型材料を成型する前に金型における被成型材料を成型する成型部を予め加熱することにより、被成型材料の可塑性または流動性の低下を抑えて精度良く成型加工できることが知られている。
【０００３】
この場合、金型を予備加熱する方法としては、例えば、下記各特許文献１〜５に示されるように、金型の周囲または金型の成型部にインダクタを配置して金型または成型部を誘導加熱する誘導加熱方式（下記特許文献１，２参照）、金型内部に電熱線や加熱した流体を通す流路を設けて金型または成型部を加熱する熱源埋設方式（下記特許文献３，４参照）、金型の成型部に対して発熱体（例えば、電熱線や赤外線ランプなど）を配置または加熱した流体を供給することにより金型または成型部を加熱する外部熱源方式（下記特許文献５，６参照）、および金型表面に絶縁層を介して導電層を設けてこの導電層に通電することにより金型を加熱する表層通電方式（下記特許文献７）など知られている。これらのうち、表層通電方式は、他の方式に比べて、被成型材料を投入して製品を成型し終えるまでのサイクルタイムが短いとともに金型や成型部を加熱するための構成が簡単であるという利点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５３５７８６号公報
【特許文献２】特開昭５７−４７４８号公報
【特許文献３】特開２００７−１１８２１３号公報
【特許文献４】特開平１１−３４８０４１号公報
【特許文献５】特開２００９−２０２３４８号公報
【特許文献６】特開平０９−１２３２４０号公報
【特許文献７】特開平０４−２６５７２０号公報
【０００５】
しかしながら、表層通電方式においては、金型の表層に絶縁層および導電層をそれぞれ形成する必要があり、これらの絶縁層および導電層の形成工程が煩雑であるという問題がある。特に、金型の成形工程においては、複数回の成型部の修正、すなわち型修正が行なわれるため、その都度、絶縁層および導電層の形成を行なわなければならない。また、絶縁層および導電層が形成された金型は、数回ないし数十回の成型工程によって薄膜である導電層が損傷するため金型の耐久性が低いとともに金型のメンテナンス作業が煩雑であるという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、金型における成型部の耐久性を確保しつつ簡単な構成で成型部を加熱することができる成型装置および同成型装置による成型方法を提供することにある。
【発明の概要】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、成型対象となる製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して第１金型に対向配置される第２金型とを備え、第１成型部と第２成型部との間に被成型材料を配置して製品を成型する成型装置において、第１金型および第２金型に電気を流すための金型通電手段を備え、金型通電手段は、第１金型および第２金型に流す電気を供給する給電装置と、第１金型と第２金型とを電気的に接続する電気接続部とを有し、第１金型側または第２金型側から電気接続部を介して第２金型側または第１金型側に電気を流すことにある。
【０００８】
このように構成したる本発明の特徴によれば、成型装置は、製品の表面を形成するための第１成型部および第２成型部をそれぞれ備える第１金型および第２金型に対して通電する金型通電手段を備えている。この場合、金型通電手段は、第１金型または第２金型から電気接続部を介して第２金型または第１金型に直流または交流の電気を直接流す。これにより、成形装置は、第１成型部および第２成型部が従来技術における導電層や絶縁層が不要なため金型の製作およびメンテナンス工数が低減される。すなわち、本発明に係る成型装置においては、金型における成型部の耐久性を確保しつつ簡単な構成で加熱することができる。
【０００９】
また、本発明の特徴によれば、成型装置は、電気接続部を介することにより一つの電源装置により第１金型と第２金型とに通電することができ、成型装置の構成を簡単にすることができる。
【００１０】
また、この場合、前記成型装置において、金型通電手段における電気接続部は、第１成型部および第２成型部にそれぞれ隣接配置されているとよい。
【００１１】
また、これらの場合、前記成型装置において、金型通電手段は、第１金型および第２金型における互いに対向する側面部に同第１金型および同第２金型にそれぞれ電気を流すための入出力電極を備えことができる。また、この場合、前記成型装置において、金型通電手段における入出力電極は、第１成型部および第２成型部にそれぞれ隣接配置されているとよい。
【００１２】
また、これらの場合、前記成型装置において、金型通電手段における電気接続部は、第１金型と第２金型とを電気的に接続または遮断するように構成するとよい。
【００１３】
また、これらの場合、前記成型装置において、金型通電手段は、第１金型と第２金型とが互に離隔した状態で電気を流すようにするとよい。
【００１４】
また、これらの場合、前記成型装置において、第１金型と第２金型との間における第１成型部および／または第２成型部の周囲に形成されて同第１成型部および／または同第２成型部を支持する外周部に絶縁体を設けるとよい。
【００１５】
これによれば、成型装置は、第１金型と第２金型との間における外周部に絶縁体が設けられている。このため、第１金型と第２金型とを密着させた閉じた状態で通電させることができる。これにより、第１金型および第２金型のうちの一方に通電して加熱することにより、他方の第２金型または第１金型を熱伝導により加熱することができる。また、第１金型と第２金型とを閉じた状態で加熱できるため、第１成型部および第２成型部からに熱の発散を防止して効率的に加熱することができる。さらには、第１金型と第２金型とを閉じた状態で加熱できるため、被成型材料の成型加工中においても第１成型部および第２成型部を加熱することができ、成型加工精度を向上させることができる。
【００１６】
また、これらの場合、前記成型装置において、第１金型および／または第２金型は、第１成型部および／または第２成型部の裏側に第１成型部および／または第２成型部に沿って空洞部が形成されているとよい。
【００１７】
これによれば、成型装置は、第１金型および／または第２金型における第１成型部および／または第２成型部の裏側に、第１成型部および／または第２成型部に沿って空洞部が形成されている。この場合、第１成型部および第２成型部の裏側とは、第１成型部および第２成型部が被成型材料を成型する面とは反対側を意味する。これにより、第１金型および／または第２金型に通電した際、供給した電気が第１金型および／または第２金型内における中央部分を流れることを防止して第１成型部および／または第２成型部に通電させることができる。すなわち、第１金型および／または第２金型内を最短経路で流れようとする電流を第１成型部および／または第２成型部に導くことができ、第１金型および／または第２金型内を効率的に加熱することができる。また、第１金型および／または第２金型に形成された空洞部により成型装置の軽量化を図ることができるとともに、第１金型および／または第２金型に形成された空洞部に成型装置を構成する他の部材、部品または機構などを収容することができ、成型装置の構成をより小型化することができる。
【００１８】
また、この場合、前記成型装置において、さらに、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部に対して冷却用流体を供給する冷却流体供給手段を設けることができる。これによれば、成型装置は、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部に対して冷却用流体を供給する冷却流体供給手段が設けられている。この場合、冷却用流体としては、水、油、液体窒素、水蒸気または空気などの各種液体および気体を用いることができる。これにより、冷却流体供給手段が設けられた第１金型および／または第２金型は、加熱状態にある第１成型部および／または第２成型部を早期に冷却することができる。また、この場合、第１成型部および／または第２成型部の肉厚が薄く形成されているため、より早期に冷却できるとともにより早期に再加熱することができる。
【００１９】
また、これらの場合、前記成型装置において、さらに、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部を支えるリブを設けることができる。これによれば、成型装置は、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部を支えるリブが設けられている。これにより、第１成型部および／または第２成型部の剛性を確保しつつ薄肉化を図ることができ、より効率的に第１成型部および／または第２成型部を加熱することができる。
【００２０】
また、これの場合、前記成型装置において、さらに、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部の温度を測定するための温度測定センサを設けたことができる。これによれば、成型装置は、空洞部に、第１成型部および／または第２成型部の温度を測定するための温度測定センサが設けられている。これにより、第１成型部および／または第２成型部の温度状況を把握することができるため、第１成型部および／または第２成型部の温度を適切に制御することができ、より効率的かつ高精度に成型物を成型することができる。
【００２１】
また、本発明は、成型装置として実施できるばかりでなく、成型方法の発明としても実施できるものである。
【００２２】
具体的には、成型対象となる製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して第１金型に対向配置される第２金型とを備え、第１成型部と第２成型部との間に被成型材料を配置して製品を成型する成型方法において、第１金型および第２金型に流す電気を供給する給電装置と、第１金型と第２金型とを電気的に接続する電気接続部とを有する金型通電手段を設けておき、金型通電手段を用いて第１金型側または第２金型側から電気接続部を介して第２金型側または第１金型側に電気を流すことにより第１成型部および第２成型部を加熱し、加熱された第１成型部および第２成型部によって被成型材料を製品に成型するようにすればよい。
【００２３】
そして、この場合、前記成型方法において、第１金型および／または第２金型への通電は、第１金型と第２金型とが互に離隔した状態で行うとよい。また、この場合、前記成型方法において、第１金型と第２金型との間における第１成型部および／または第２成型部の周囲に形成されて同第１成型部および／または同第２成型部を支持する外周部に絶縁体を設けておき、第１金型および／または第２金型への通電は、第１金型と第２金型とが閉じた状態で行ってもよい。
【００２４】
また、これらの場合、前記成型方法において、第１金型および／または第２金型における第１成型部および／または第２成型部の裏側に、第１成型部および／または第２成型部に沿って空洞部を形成しておくとよい。また、これらの場合、前記成型方法において、第１金型および／または第２金型における第１成型部および／または第２成型部の裏側に形成した空洞部に対向して第１成型部および／または第２成型部に対して冷却用流体を供給する冷却流体供給手段を設けておき、被成型材料の成型後に、冷却流体供給手段から冷却用流体を第１成型部および／または第２成型部に対して供給して第１成型部および／または第２成型部を冷却するようにするとよい。これらによる本発明の特徴によれば、前記成型装置と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る成型装置の主要部の構成の概略を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す成型装置の作動を制御する制御システムのブロック図である。
【図３】図１に示す成型装置における断熱絶縁体の構成を模式的に示す拡大断面図である。
【図４】図１に示す成型装置の２つの金型を開いた状態の概略を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の変形例に係る成型装置の主要部の構成の概略を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の他の変形例に係る成型装置の主要部の構成の概略を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の他の変形例に係る成型装置の２つの金型を開いた状態の概略を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る成型装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る成型装置１００の主要部の構成の概略を模式的に示す断面図である。図２は、成型装置１００の作動を制御する制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この成型装置１００は、熱可塑性樹脂シートと繊維シートとを積層した被成型材料を加熱しながら圧縮して成型することによりＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製の製品ＰＲを製造する加工機である。この場合、製品ＰＲとしては、二輪または四輪の自動車両、船舶および航空機を構成する各種部品や、これらを駆動するための駆動系を構成する各種部品が相当する。
【００２７】
（成型装置１００の構成）
成型装置１００は、第１金型１１０および第２金型１２０を備えている。第１金型１１０および第２金型１２０は、互いに協働して被成型材料の成型加工を行う鋼製の型であり、互いに対向する面の中央部に第１成型部１１１および第２成型部１２１がそれぞれ形成されている。第１成型部１１１および第２成型部１２１は、実際に被成型材料に熱および圧縮力を加えて成型加工を行う部分であり、製品ＰＲの表面形状に対応する３次元形状、より具体的には、製品ＰＲの表面の３次元形状を反転させた３次元形状にそれぞれ形成されている。
【００２８】
本実施形態において第１成型部１１１は、製品ＰＲにおける図示下側表面の凹形状に対応して図示上側に向かって凸状に突出した形状に形成された所謂コアによって構成されている。この第１金型１１０における第１成型部１１１は、第１金型１１０の第１外周部１１０ａの肉厚（図示上下方向の肉厚）より薄い肉厚（図示上下方向の肉厚）で形成されている。第１外周部１１０ａは、第１金型１１０における第１成型部１１１の周囲に平面状に形成された部分であり、第２金型１２０における第２外周部１２０ａに対向する第２金型１２０との分割面でもある。すなわち、第１成型部１１１は、この第１外周部１１０ａの内側に形成されている。この第１外周部１１０ａは、第１金型１１０が第２金型１２０からの押圧力を受ける際に、第１成型部１１１の変形を抑えることができる肉厚で形成されている。本実施形態においては、第１金型１１０の第１外周部１１０ａの肉厚が約１５０ｍｍに形成されており、第１成型部１１１の肉厚が約２０ｍｍに形成されている。
【００２９】
また、第１金型１１０における第１成型部１１１の反対側には、凹状に窪んだ形状の第１空洞部１１２が形成されている。第１空洞部１１２は、第１成型部１１１の凸形状に沿った凹形状に形成されている。より具体的には、第１空洞部１１２は、第１成型部１１１に沿って形成されるとともに、第１成型部１１１に対向する内壁面が同第１成型部１１１に形状に対応する形状、すなわち、第１成型部１１１の肉厚を第２外周部１１０ａの肉厚より薄い肉厚に維持する形状に形成されている。
【００３０】
一方、本実施形態において第２成型部１２２は、製品ＰＲにおける図示上側表面の凸形状に対応して図示下側に向かって凹状に凹んだ形状に形成された所謂キャビティによって構成されている。この第２金型１２０における第２成型部１２１は、第２金型１２０の第２外周部１２０ａの肉厚より薄い肉厚で形成されている。この場合、第２外周部１２０ａは、前記第１外周部１１０ａと同様に、第２金型１２０における第２成型部１２１の周囲に平面状に形成された部分であり、第１金型１１０における第１外周部１１０ａに対向する第１金型１１０との分割面である。すなわち、第２成型部１２１は、この第２外周部１２０ａの内側に形成されている。この第２外周部１２０ａは、第２金型１１０が第１金型１１０を押圧する際の第１金型１１０からの反力を受ける際に、第２成型部１２１の変形を抑えることができる肉厚で形成されている。本実施形態においては、第２金型１２０の第２外周部１２０ａの肉厚が約１５０ｍｍに形成されており、第２成型部１２１の肉厚が約２０ｍｍに形成されている。
【００３１】
また、第２金型１２０における第２成型部１２１の反対側には、凹状に窪んだ形状の第２空洞部１２２が形成されている。第２空洞部１２２は、第２成型部１２１における最深部の図示水平部分に沿った凹形状に形成されている。より具体的には、第２空洞部１２２は、第２成型部１２１に沿って形成されるとともに、第２成型部１２１に対向する内壁面が同第２成型部１２１に形状に対応する形状、すなわち、第２成型部１２１の肉厚を第２外周部１２０ａの肉厚より薄い肉厚に維持する形状に形成されている。そして、この第２空洞部１２２には、最深部の図示水平部分に連通した状態で排水穴１２３が形成されている。
【００３２】
排水穴１２３は、第２空洞部１２２内に溜まった冷却水を第２金型１２０の外部に排水するための管状に延びる穴であり、一方の端部が第２空洞部１２２に連通するとともに、他方の端部が第２金型１２０の図示左側側面部に開口して形成されている。この排水穴１２３は、第２金型１２０の図示左側側面部に開口する他方の端部が図示しない排水管に接続されている。
【００３３】
また、第１金型１１０および第２金型１２０における第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａには、断熱絶縁体１１３，１２４がそれぞれ設けられている。断熱絶縁体１１３，１２４は、第１金型１１０と第２金型１２０とが閉じた成型領域の外部に対する断熱、気密保持および第１金型１１０と第２金型１２０とを電気的に絶縁するための部材である。この断熱絶縁体１１３，１２４は、図３に示すように、第１金型１１０および第２金型１２０における第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａ上において、第１成型部１１１および第２成型部１２１の周囲を囲んだ環状でかつ互いに対向する位置にそれそれぞれ固定的に設けられている。本実施形態においては、断熱絶縁体１１３，１２４は、ガラス繊維をリン酸塩をバインダーとして断面形状凹状の帯状に固めた基部１１３ａ，１２４ａと、同基部１１３ａ，１２４ａにおける凹状に凹んだ部分内に埋め込んだシリコンゴムからなるシール部１１３ｂ，１２４ｂとで構成されている。したがって、断熱絶縁体１１３，１２４は、互いのシール部１１３ｂとシール部１２４ｂとが互いに押し付け合って弾性形変形して密着することにより前記断熱、気密および絶縁状態を形成する。なお、断熱絶縁体１１３，１２４は、１つの断熱絶縁体１１３（または断熱絶縁体１２４）を第１金型１１０および第２金型１２０のどちらか一方にのみ設けるようにすることもできる。
【００３４】
第１金型１１０の図示下面には、第１空洞部１１２を覆う状態で第１受け板１１４が設けられている。第１受け板１１４は、第２金型１２０からの押圧力を受ける第１金型１１０を背面から支持するための鋼製の板部材であり、第１金型１１０における図示下面に図示しないボルトを介して固定的に取り付けられている。そして、この場合、第１受け板１１４は、第１金型１１０に形成された第１空洞部１１２を液密的に塞いだ状態で取り付けられる。この第１受け板１１４の内部には、給水穴１１５および排水穴１１７がそれぞれ形成されている。
【００３５】
給水穴１１５は、第１金型１１０の第１空洞部１１２の一部を形成する第１成型部１１１に冷却水を供給するために管状に延びた穴であり、一方の端部が第１受け板１１４の図示右側側面部に開口するとともに、他方の端部が第１空洞部１１２の一部を形成する第１成型部１１１の図示右側端部付近まで延びて形成されている。この給水穴１１５は、第１成型部１１１の図示奥行方向における形成方向に沿って複数の給水穴１１５が並んで形成されている。これら複数の給水穴１１５は、第１受け板１１４の図示右側側面部に開口する一方の端部が給水穴１１５に冷却水を供給する図示しない給水配管の一方の端部に接続されている。
【００３６】
そして、これらの各給水穴１１５には、第１空洞部１１２を形成する第１成型部１１１に向って噴水パイプ１１６が第１成型部１１１の図示左右方向における形成方向に沿って複数（本実施形態においては２つ）設けられている。噴水パイプ１１６は、給水穴１１５から供給される冷却水を第１成型部１１１の内側壁面に向って噴射するための鋼製のパイプ部材であり、第１空洞部１１２を形成する第１成型部１１１の壁面近傍まで延びて形成されている。
【００３７】
一方、排水穴１１７は、第１金型１１０の第１空洞部１１２内に溜まった冷却水を第１金型１１０の外部に排水するための管状に延びる穴であり、一方の端部が第１空洞部１１２を塞ぐ第１受け板１１４の上面に開口するとともに、他方の端部が第１受け板１１４の図示左側側面部に開口して形成されている。この排水穴１１７は、第１受け板１１４の図示左側側面部に開口する他方の端部が図示しない排水管に接続されている。
【００３８】
この第１受け板１１４が一体的に組み付けられた第１金型１１０は、断熱絶縁ベース１１８を介して第１取付板１１９に図示しないボルトを介して取り付けられている。断熱絶縁ベース１１８は、第１受け板１１４と第１取付板１１９との間で断熱および電気的な絶縁をするための板状部材である。本実施形態においては、断熱絶縁ベース１１８は、ガラス繊維をリン酸塩をバインダーとして固めたものを第１受け板１１４に対応する形状の板状体に形成して構成されている。第１取付板１１９は、第１金型１１０を成型装置１００における図示しない固定盤に取り付けるための鋼製の板状体である。すなわち、第１金型１１０は、成型装置１００に固定的に設けられた固定盤上に取り付けられた所謂下型（固定型）である。
【００３９】
一方、第２金型１２０の図示上面には、第２空洞部１２２を覆う状態で第２受け板１２５が設けられている。第２受け板１２５は、第１金型１１０から反力を受ける第２金型１２０を背面から支持するための鋼製の板部材であり、第２金型１２０における図示上面に図示しないボルトを介して固定的に取り付けられている。そして、この場合、第２受け板１２５は、第２金型１２０に形成された第２空洞部１２２を液密的に塞いだ状態で取り付けられる。この第２受け板１２５の内部には、前記給水穴１１５と同様の給水穴１２６が形成されている。
【００４０】
給水穴１２６は、第２金型１２０の第２空洞部１２２の一部を形成する第２成型部１２１に冷却水を供給するために管状に延びた穴であり、一方の端部が第２受け板１２５の図示右側側面部に開口するとともに、他方の端部が第２空洞部１２２の一部を形成する第１成型部１２１の図示右側端部付近まで延びて形成されている。この給水穴１２６は、第２成型部１２１の図示奥行方向における形成方向に沿って複数の給水穴１２６が並んで形成されている。これら複数の給水穴１２６は、第２受け板１２５の図示右側側面部に開口する一方の端部が給水穴１２６に冷却水を供給する図示しない前記給水配管の一方の端部に接続されている。
【００４１】
そして、これらの各給水穴１２６には、第２空洞部１２２を形成する第２成型部１２１に向って噴水パイプ１２７が第２成型部１２１の図示左右方向における形成方向に沿って複数（本実施形態においては４つ）設けられている。噴水パイプ１２７は、給水穴１２６から供給される冷却水を第２成型部１２１の内側壁面に向って噴射するための鋼製のパイプ部材であり、第２空洞部１２２を形成する第２成型部１２１の壁面近傍まで延びて形成されている。
【００４２】
この第２受け板１２５が一体的に組み付けられた第２金型１２０は、断熱絶縁ベース１２８を介して第２取付板１２９に図示しないボルトを介して取り付けられている。断熱絶縁ベース１２８は、前記断熱絶縁ベース１１８と同様に、第２受け板１２５と第２取付板１２９との間で断熱および電気的な絶縁をするための板状部材である。本実施形態においては、断熱絶縁ベース１２８は、ガラス繊維をリン酸塩をバインダーとして固めたものを第２受け板１２５に対応する形状の板状体に形成して構成されている。第２取付板１２９は、第２金型１２０を成型装置１００における図示しない可動盤に取り付けるための鋼製の板状体である。すなわち、第２金型１２０は、成型装置１００に図示上下方向に沿って可動的に設けられた可動盤上に取り付けられた所謂上型（可動型）である。
【００４３】
また、第１受け板１１４および第２受け板１２５の各給水穴１１５，１２６に冷却水を供給する吸水配管（図示せず）には、他方の端部が水道管に接続されるとともに、給水穴１１５，１２６と水道管との各間の部分に給水弁１３１が設けられている。給水弁１３１は、後述する制御装置１４０に作動が制御されて水道管と給水穴１１５，１２６とを連通状態または非連通状態（遮断）にする。すなわち、給水弁１３１は、水道管から供給される冷却水（水道水）を給水穴１１５，１２６へ流通または遮断する。
【００４４】
また、第１金型１１０および第２金型１２０には、第１成型部１１１および第２成型部１２１を介して互いに対向する側面部に入出力電極１３２，１３３および連結電極１３４，１３５が設けられている。入出力電極１３２，１３３は、第１金型１１０と第２金型１２０とに電流を流すための銅製の電極である。この入出力電極１３２，１３３は、第１金型１１０および第２金型１２０の図示左側側面部における図示奥行方向に沿って延びる板状に形成されている。
【００４５】
一方、連結電極１３４，１３５は、第１金型１１０と第２金型１２０とを電気的に接続または切断するための銅製の電極である。これらの連結電極１３４，１３５のうち、連結電極１３４は、第１金型１１０の図示左側側面部における図示奥行方向に沿って延びる板状に形成されている。この連結電極１３４には、図示上下方向に貫通する円筒形の貫通孔１３４ａが図示奥行方向の形成方向に沿って複数形成されている。一方、連結電極１３５は、第２金型１２０の図示左側側面部における図示奥行方向に沿って延びる板状に形成されている。この連結電極１３５には、前記連結電極１３４に形成された貫通孔１３４ａに嵌合する軸状のピンジャック１３５ａが貫通孔１３４ａに対応する位置および形状で設けられている。このピンジャック１３５ａの表面には銀メッキが施されている。
【００４６】
入出力電極１３２，１３３には、給電装置１３６が接続されている。給電装置１３６は、第１金型１１０と第２金型１２０とに流す電流を供給するための電源装置である。この給電装置１３６は、制御装置１４０に制御されて入出力電極１３２，１３３を介して第１金型１１０および第２金型１２０に対して交流電流を供給する。本実施形態においては、給電装置１３６は、電圧が約４０Ｖ、電流が約５０００Ａ、周波数が５０ｋＨｚの交流電流を入出力電極１３２，１３３に出力可能に構成されている。なお。この給電装置１３６が出力する交流電流は、被成型材料ＷＫの成型加工条件に応じて適宜設定されるものであることは当然である。
【００４７】
成型装置１００は、制御装置１４０を備えている。制御装置１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、操作パネル１４１を介した被施術者からの指示に従って、ＲＯＭなどの記憶装置に予め記憶された制御プログラムを実行することにより、成型装置１００の各種作動を制御する。具体的には、この制御装置１４０は、主として、給水弁１３１、給電装置１３６、金型駆動装置１５１およびバキューム装置１５２の各作動をそれぞれ制御する。
【００４８】
この場合、操作パネル１４１は、成型装置１００の作動を制御する制御装置１４０に指示を与えるとともに、成型装置１００（制御装置１４０）からの情報を表示するためのユーザインターフェースである。また、金型駆動装置１５１は、前記第２金型１２０を保持する可動盤（図示せず）を第１金型１１０に対して近接または離隔させる方向に変位させるための電動式の駆動装置である。なお、金型駆動装置１５１は、電動式以外、例えば、油圧式などであっても良いことは当然である。また、バキューム装置１５２は、第１金型１１０と第２金型１２０とを閉じた際に、第１金型１１０と第２金型１２０との間の成型領域から空気を吸引する機械装置である。また、この成型装置１００には、成型した製品ＰＲを第１金型１１０から取り出すためのエジェクタピン（図示せず）など備えているが、これらに関しては本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。
【００４９】
（成型装置１００の作動）
次に、このように構成した成型装置１００の作動について説明する。まず、作業者は、図４に示すように、製品ＰＲの原料となる被成型材料ＷＫを用意する。本実施形態においては、２枚の熱可塑性樹脂製シート（例えば、ポリエチレン樹脂製シート）と１枚の繊維シート（例えば、ガラス繊維シート、炭素繊維シートまたは金属繊維シートなど）とをそれぞれ用意する。次に、作業者は、成型装置１００を起動させる。具体的には、作業者は、成型装置１００の操作パネル１４１を操作して成型装置１００の電源を入れる。これにより、成型装置１００の制御装置１４０は、図示しない所定の制御プログラムを実行することにより作業者からの指令の入力を待つ待機状態となる。
【００５０】
次に、作業者は、第１金型１１０および第２金型１２０をそれぞれ予熱する。具体的には、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して金型の型締めおよび通電開始を指示する。この指示に応答して制御装置１４０は、金型駆動装置１５１の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０側（図示下方）に変位させることにより第２金型１２０を第１金型１１０に密着させた後、給電装置１３６の作動を制御して第１金型１１０および第２金型１２０に対して通電を開始する。この場合、第１金型１１０と第２金型１２０とは、断熱絶縁体１１３，１２４を介して電気的に絶縁された状態で密着するとともに、連結電極１３５のピンジャック１３５ａが連結電極１３４の貫通孔１３４ａに嵌合することにより電気的に接続された状態となる。
【００５１】
そして、第１金型１１０および第２金型１２０は、給電装置１３６による給電により発熱を開始する。具体的には、給電装置１３６から出力された電流は、入出力電極１３２（または入出力電極１３３）を介して第１金型１１０（または第２金型１２０）内に供給されるとともに連結電極１３４（または連結電極１３５）および連結電極１３５（または連結電極１３４）を介して第２金型１２０（または第１金型１１０）内を流通した後、入出力電極１３３（または入出力電極１３２）を介して給電装置１３６に戻る。すなわち、連結電極１３４，１３５が、本発明に係る電気接続部に相当し、これらの入出力電極１３２，１３３、連結電極１３４，１３５および給電装置１３６が、本発明に係る金型通電手段に相当する。
【００５２】
この場合、第１金型１１０および第２金型１２０の中央部は第１空洞部１１２および第２空洞部１２２によって空洞に形成されているため、第１金型１１０および第２金型１２０に流された電流は第１成型部１１１および第２成型部１２１に流れる。そして、これらの第１成型部１１１および第２成型部１２１は、第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａの肉厚より薄く形成、すなわち、断面積が小さく形成されているため、加熱の対象となる部分の体積が小さい。また、第１金型１１０および第２金型１２０に交流電流（高周波電流）を流した際の表皮効果により、第１成型部１１１および第２成型部１２１における表面部に電流が集中する。これらにより、第１金型１１０および第２金型１２０における第１成型部１１１および第２成型部１２１は、早期かつ効率的に加熱される。また、この場合、エッジ効果により、第１金型１１０および第２金型１２０における凸部に電流が偏って流れるため、第１成型部１１１および第２成型部１２１における凸部（図１において破線円で示した部分）が他の部分よりも加熱される。
【００５３】
なお、この第１金型１１０および第２金型１２０の予備加熱工程においては、第１金型１１０と第２金型１２０とを断熱絶縁体１１３，１２４を介して電気的に絶縁された状態で密着した。しかし、この予備加熱工程は、第１金型１１０および第２金型１２０に通電可能であれば良いため、必ずしも第１金型１１０と第２金型１２０とを密着させる必要はない。すなわち、連結電極１３４と連結電極１３５とが通電可能な程度に接触した状態であれば、第１金型１１０と第２金型１２０とが互いに接触し合わない離隔した状態であってもよい。
【００５４】
次に、作業者は、第１金型１１０および第２金型１２０を所定時間の通電により加熱した後、金型の型開きを行って被成型材料ＷＫをセットする。具体的には、作業者は、第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度が概ね２００℃に達する時間の経過後、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して金型の型開きおよび通電停止を指示する。なお、第１金型１１０および第２金型１２０に通電する時間は、被成型材料ＷＫの種類、大きさおよび通電する電力量に応じて適宜決定されることは当然である。この指示に応答して制御装置１４０は、金型駆動装置１５１の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０から離隔する方向（図示上方）に変位させることにより第２金型１２０を第１金型１１０から離隔させた後、給電装置１３６の作動を制御して第１金型１１０および第２金型１２０に対する通電を停止する。
【００５５】
そして、作業者は、図４に示すように、型開きされた第１金型１１０における第１成型部上１１１上に被成型材料ＷＫをセットする。本実施形態においては、繊維シートの両側面に熱可塑性樹脂シートを配置した被成型材料ＷＫを第１金型１１０における第１成型部上１１１上に配置する。
【００５６】
次に、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して金型の型締めを指示するとともに金型内のエア抜き処理を指示する。この指示に応答して制御装置１４０は、前記と同様にして、金型駆動装置１５１の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０側（図示下方）に変位させることにより第２金型１２０を第１金型１１０に密着させる。この場合、第２金型１２０における第２成型部１２１は、被成型材料ＷＫを圧縮変形させながら第１金型１１０側に変位する。そして、この場合、第１成型部１１１および第２成型部１２１における前記凸部（図１において破線円）は、前記エッジ効果により他の部分より高温となっているため、被成型材料ＷＫを効果的に変形させることができる。
【００５７】
また、制御装置１４０は、第２金型１２０を第１金型１１０に密着させた後、バキューム装置１５２の作動を制御して型締めされた第１金型１１０と第２金型１２０との間の成型領域内の空気の吸引を開始する。この場合、被成型材料ＷＫが配置された第１金型１１０と第２金型１２０との間の成型領域は、第１成型部１１１および第２成型部１２１の周囲に配置された断熱絶縁体１１３，１２４によって気密性が確保されているため、精度良くエア抜きが行なわれる。
【００５８】
次に、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して被成型材料ＷＫの成型加工を指示する。この指示に応答して制御装置１４０は、再度、給電装置１３６の作動を制御して第１金型１１０および第２金型１２０に対して通電を開始する。これにより、第１金型１１０および第２金型１２０における第１成型部１１１および第２成型部１２１は、前記と同様にして交流電流が流れることによりそれぞれ加熱される。この場合、制御装置１４０は、給電装置１３６の作動を制御して第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度を被成型材料ＷＫの熱可塑性樹脂シートが溶融する温度まで加熱するとともに同温度状態を所定時間維持する。本実施形態においては、制御装置１４０は、第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度を概ね２５０℃〜３００℃の温度に加熱して同温度に維持する。これにより、第１成型部１１１と第２成型部１２１との間に配置されている被成型材料ＷＫの２つの熱可塑性樹脂シートが溶融して繊維シート内にそれぞれ含浸する。
【００５９】
従来、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）は、熱硬化性樹脂と繊維シートとで成型されることが一般的であった。これは、熱硬化性樹脂が熱可塑性樹脂に比べて成型加工工程における流動性を確保し易いことに起因している。しかし、本発明に係る成型装置１００によれば、被成型材料ＷＫの成型加工工程において第１金型１１０および第２金型１２０に通電して被成型材料ＷＫを加熱できるため、熱可塑性樹脂の流動性を確保し易く熱可塑性樹脂によるＦＲＰを容易かつ短時間（短サイクルタイム）で製造することができる。
【００６０】
次に、作業者は、被成型材料ＷＫにおける熱可塑性樹脂シートが繊維シートに含浸するに必要な時間の経過後、操作パネル１４１を操作することにより制御装置１４０に対して冷却処理を指示する。この指示に応答して、制御装置１４０は、給電装置１３６の作動を制御して第１金型１１０および第２金型１２０に対する通電を停止するとともに、給水弁１３１の作動を制御することにより同給水弁１３１を開いて給水穴１１５，１２６内に冷却水を導入する。これにより、給水穴１１５，１２６に設けられた噴水パイプ１１６，１２７から冷却水が第１成型部１１１および第２成型部１２１に向けて噴射されて同第１成型部１１１および第２成型部１２１が冷却される（図１において破線矢印参照）。
【００６１】
この場合、噴射パイプ１１６，１２７は、第１空洞部１１２および第２空洞部１２２をそれぞれ形成する第１成型部１１１の壁面および第２成型部１２１の壁面の各近傍までそれぞれ延びて形成されているため、第１成型部１１１および第２成型部１２１を効果的に冷却することができる。すなわち、給水穴１１５，１２６、噴水パイプ１１６，１２７および給水弁１３１が、本発明に係る冷却流体供給手段に相当する。
【００６２】
これにより、第１成型部１１２と第２成型部１２２との間に配置されて成型された被成型材料ＷＫが急速に冷却されて固化する。また、第１成型部１１１および第２成型部１２１を冷却した冷却水は、第１受け板１１４に形成された排水穴１１７および第２金型１２０に形成された排水穴１２３を介して第１金型１１０および第２金型１２０の外部に排出される（図１において破線矢印参照）。第１成型部１１２と第２成型部１２２との間に配置された被成型材料ＷＫが固化した場合には、作業者は、固化した被成型材料ＷＫ、すなわち、製品ＰＲを取り出す。具体的には、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して冷却処理の中断および金型の型開き指示する。
【００６３】
この指示に応答して、制御装置１４０は、給水弁１３１の作動を制御することにより同給水弁１３１を閉じて給水穴１１５，１２６内への冷却水の供給を中断させるとともに、金型駆動装置１５１の作動を制御して第２金型１２０を第１金型１１０から離隔する方向（図示上方）に変位させることにより第２金型１２０を第１金型１１０から離隔させる。そして、作業者は、操作パネル１４１を操作することにより、制御装置１４０に対して第１金型１１０に設けられた図示しないエジェクタピンの駆動を指示する。この指示に応答して、制御装置１４０は、第１金型１１０に設けられたエジェクタピンが駆動する。これにより、第１成型部１１１に密着した製品ＰＲがエジェクタピンによって押し出されるため、作業者は同押し出された製品ＰＲを第１金型１１０から取り除くことができる。
【００６４】
次いで、作業者は、製品ＰＲの製造を続けて行なう場合には、再度、第１金型１１０および第２金型１２０の予熱工程から作業を開始する。一方、製品ＰＲの製造を終了する場合には、作業者は、操作パネル１４１を操作して成型装置１００の電源を切る。これにより、成型装置１００による製品ＰＲの製造作業が終了する。
【００６５】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、成型装置１００は、製品ＰＲの表面を形成するための第１成型部１１１および第２成型部１２１の第１金型１１０および第２金型１２０に対して通電する給電装置１３６を備えている。そして、給電装置１３６によって通電される第１成型部１１１および第２成型部１２１の肉厚は、同第１成型部１１１および第２成型部１２１の周囲に形成された第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａの肉厚より薄肉に形成されている。すなわち、加熱対象部分である第１成型部１１１および第２成型部１２１の断面積が小さくなっている。このため、第１金型１１０および第２金型１２０に交流電流を通電した場合においては、第１成型部１１１および第２成型部１２１が第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａと一様な肉厚で形成されている場合に比べて、少ない電力量で早期に加熱することができる。また、この場合、第１成型部１１１および第２成型部１２１は、従来技術における導電層や絶縁層が不要なため金型の製作およびメンテナンス工数が低減される。すなわち、本発明に係る成型装置１００においては、金型における成型部の耐久性を確保しつつ簡単な構成で加熱することができる。
【００６６】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例を示す図５〜７においては、上記実施形態における成型装置１００の構成部分に対応する部分に同じ符号を付して、これらの説明は適宜省略する。
【００６７】
例えば、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０に対して通電することにより第１成型部１１１および第２成型部１２１を加熱するように構成した。しかし、第１金型１１０および第２金型１２０に対する通電は、第１金型１１０および第２金型１２０のうちの少なくとも一方でもよい。例えば、第１金型１１０にのみ通電した場合、第２金型１２０は通電により熱せられた第１金型１１０に近接配置または絶縁体を介した密着配置により間接的に熱することができる。
【００６８】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０によって被成型材料ＷＫを成型加工する前に第１金型１１０および第２金型１２０を予備加熱した。しかし、被成型材料ＷＫを成型加工する際に第１金型１１０および第２金型１２０を加熱することを前提とすれば、必ずしも第１金型１１０および第２金型１２０の予備加熱は必要ではない。すなわち、第１金型１１０および第２金型１２０に通電しながら被成型材料ＷＫを圧縮成型加工する場合には、第１金型１１０および第２金型１２０の予備加熱を省略することもできる。
【００６９】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０における第１成型部１１１および第２成型部１２１の各裏面側に第１空洞部１１２および第２空洞部１２２を形成した。これにより、第１金型１１０および第２金型１２０に通電した際、供給した電気が第１金型１１０および第２金型１２０内における中央部分を流れることを防止して第１成型部１１１および第２成型部１２１に通電させることができる。すなわち、第１金型１１０および第２金型１２０内を最短経路で流れようとする電流を第１成型部１１１および第２成型部１２１に導くことができ、第１金型１１０および第２金型１２０内を効率的に加熱することができる。また、第１金型１１０および第２金型１２０に形成された第１空洞部１１２および第２空洞部１２２により成型装置１００の軽量化を図ることができる。また、第１空洞部１１２および第２空洞部１２２内に第１成型部１１１および第２成型部１２１を冷却するための冷却流体供給手段などを配置することもできる。しかし、第１空洞部１１２および第２空洞部１２１は、必ずしも必要ではなくこれらを省略して第１金型および第２金型を形成した場合であっても第１成型部１１１および第２成型部１２１に電気を流すことはできる。また、この場合、第１受け板１１４および第２受け板１２５に第１空洞部１１２および第２空洞部１２１に相当する形状を形成することもできる。
【００７０】
また、上記実施形態においては、給水穴１１５，１２６、噴水パイプ１１６，１２７および給水弁１３１からなる冷却流体供給手段により、第１成型部１１１および第２成型部１２１を水によって冷却するように構成した。しかし、冷却流体供給手段は、水流を直接第１成型部１１１および第２成型部１２１に供給する他に、シャワー状または霧状にして供給するようにしても良いし、水以外の冷却媒体、例えば、油や空気などの各種液体または気体からなる流動体を用いて第１成型部１１１および第２成型部１２１を冷却するように構成することもできる。また、噴水パイプ１１６，１２７においても、吐出口を絞って冷却水をより勢い良く噴射させるようにしてもよい。また、第１成型部１１１および第２成型部１２１を急冷する必要がない場合には、冷却流体供給手段を省略することもできる。
【００７１】
また、上記実施形態においては、第１成型部１１１および第２成型部１２１は、肉厚が約２０ｍｍに形成されている。しかし、第１成型部１１１および第２成型部１２１の肉厚は、第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａの肉厚未満の厚さの範囲において被成型材料ＷＫや製品ＰＲの種類、形状、大きさ、加工条件によって適宜決定されるものである。そして、この場合、例えば、図５に示すように、第１空洞部１１２および第２空洞部１２２内において、第１成型部１１１および第２成型部１２１に対して補強のためのリブ１６１を設けることができる。これにより、第１成型部１１１および第２成型部１２１の剛性を確保しつつ薄肉化を図ることができる。なお、図５においては、第１成型部１１１および第２成型部１２１に各一つずつのリブ１６１を設けたが、リブ１６１の形成数や形状は第１成型部１１１および第２成型部１２１を支持可能な範囲で適宜決定されるものである。
【００７２】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０における第１空洞部１１２および第２空洞部１２２内に第１成型部１１１および第２成型部１２１を冷却するための冷却流体供給手段を配置した。しかし、第１空洞部１１２および第２空洞部１２２内には、冷却流体供給手段に代えて、または加えて、第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度を測定するための温度センサを設けることもできる。この場合、温度センサによって検出された温度は、操作パネル１４１に表示させるようにしても良いし、制御装置１４０による第１金型１１０および第２金型１２０の加熱制御および冷却制御に用いることもできる。これによれば、作業者および制御装置１４０は、第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度状況を把握することができるため、第１成型部１１１および第２成型部１２１の温度を適切に制御することができ、より効率的かつ高精度に成型物を成型することができる。
【００７３】
また、上記実施形態においては、第１金型１１０および第２金型１２０における第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａに断熱絶縁体１１３，１２４をそれぞれ配置した。これらの断熱絶縁体１１３，１２４は、第１金型１１０と第２金型１２０とが閉じた成型領域の外部に対する断熱、気密保持および第１金型１１０と第２金型１２０とを電気的に絶縁するためのものである。しかし、断熱絶縁体１１３，１２４は、断熱、気密保持および電気的絶縁のうちの少なくとも１つの機能を発揮させる目的で設けるようにしてもよい。例えば、第１金型１１０と第２金型１２０とを閉じた状態で通電、換言すれば、被成型材料ＷＫの成型加工中に通電する必要がない場合には、断熱絶縁体１１３，１２４は電気的な絶縁機能を有する必要はない。また、断熱絶縁体１１３，１２４は、樹脂以外の素材、例えば、セラミックやコンクリートなどで構成することもできる。なお、断熱絶縁ベース１１８，１２８についても同様である。
【００７４】
また、上記実施形態においては、連結電極１３４，１３５は、連結電極１３４に形成した貫通孔１３４ａに連結電極１３５から突出する棒状のピンジャック１３５ａが嵌合する構成とした。これにより、第１金型１１０と第２金型１２０とを密着させることなく第１金型１１０と第２金型１２０とに通電させることができる。しかし、連結電極１３４，１３５は、第１金型１１０と第２金型１２０とに通電させることができる構成であれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、連結電極１３４を第２金型１２０側に伸縮するパンタグラフ機構で構成するとともに、連結電極１３５を前記パンタグラフ機構における頂部に接触する電極で構成することができる。
【００７５】
また、上記実施形態においては、給電装置１３６は、第１金型１１０および第２金型１２０に対して交流電流を供給するように構成した。しかし、給電装置１３６は、第１金型１１０および第２金型１２０に対して直流電流を供給するように構成しても良い。これによれば、第１成型部１１１および第２成型部１２１が第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａの肉厚より薄く形成、すなわち、断面積が小さく形成されているため、電気抵抗が第１外周部１１０ａおよび第２外周部１２０ａより大きいとともに加熱の対象となる体積が小さい。これにより、第１成型部１１１および第２成型部１２１は、早期かつ効率的に加熱される。なお、給電装置１３６が出力する電気量は、被成型材料の種類、大きさまたは成型精度に応じて適宜設定されるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。
【００７６】
また、上記実施形態においては、１つの給電装置１３６と連結電極１３４，１３５によって第１金型１１０と第２金型１２０とに電気を流すように構成した。しかし、１つの給電装置１３６から第１金型１１０および第２金型１２０にそれぞれ個別に給電するように構成しても良いし、第１金型１１０および第２金型１２０にそれぞれ給電するための給電装置１３６をそれぞれ個別に用意することもできる。
【００７７】
また、上記実施形態においては、被成型材料ＷＫとしてポリエチレン樹脂を用いた。しかし、被成型材料ＷＫは、製品ＰＲの仕様に応じて適宜選定されるものであり、他の熱可塑性樹脂であっても良いことは当然である。例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン共重体（所謂ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリスルフォン樹脂またはポリエーテルエーテルケトン樹脂などを被成型材料ＷＫとして用いることができる。
【００７８】
また、上記実施形態においては、被成型材料ＷＫを熱可塑性樹脂シートと繊維シートとで構成した。しかし、被成型材料ＷＫは、製品ＰＲの仕様に応じて適宜選定されるものである。したがって、被成型材料ＷＫは、熱可塑性樹脂シートのみで構成されていても良いし、熱可塑性樹脂シートより厚さが厚い熱可塑性樹脂板で構成されていてもよい。また、さらには、被成型材料ＷＫは、熱可塑性樹脂を熱した流動体であってもよい。すなわち、本発明における成型装置１００は、射出成型機としても実施できるものである。
【００７９】
具体的には、例えば、図６に示すように、射出成型機としての成型装置１００は、第１金型１１０の中央部に被成型材料ＷＫの流路を構成するスプル１６２が形成されている。このような射出成型機で構成された成型装置１００によれば、被成型材料ＷＫの注入の前に第１金型１１０および第２金型１２０を予熱しておくことにより、射出成型時の成型不良である所謂ウエルド不良や所謂ヒケ不良を効果的に防止できるとともに、製品ＰＲをより薄肉化することができる。また、ポリエーテルエーテルケトン樹脂のような高融点材料を精度良く射出成型加工することもできる。なお、図６に示した射出成型機としての成型装置１００は、第１金型１１０が図示しない可動盤上に取り付けられた可動型で構成されるとともに、第２金型１２０が図示しない固定盤上に取り付けられた固定型で構成されており、この固定された第２金型１２０に対して第１金型１１０が近接または離隔する方向に変位する。
【００８０】
また、このような射出成型機で構成された成型装置１００においては、被成型材料ＷＫとして熱可塑性樹脂の他に、熱硬化性樹脂、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂または不飽和ポリエステル樹脂を用いることもできる。また、これらの熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂に炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、金属粉末または各種鉱物粉末を混ぜ合わせたものを用いて射出成型することができる。
【００８１】
なお、射出成型機で構成された成型装置１００においては、例えば、以下の工程１〜６によって製品ＰＲを成型加工することができる。すなわち、
工程１：第１金型１１０と第２金型１２０とを密着させる型締め工程
工程２：第１金型１１０および第２金型１２０に通電して加熱する予備加熱工程
工程３：溶融樹脂をスプル１６２を介して金型内に注入する注入工程（この場合、通電しても非通電であってもともに可）
工程４：第１金型１１０および第２金型１２０に冷却水を供給して冷却する冷却工程
工程５：第１金型１１０と第２金型１２０とを離隔させる型開き工程
工程６：エジェクタピンを駆動して製品ＰＲを第１金型１１０から取り出す取出し工程
【００８２】
また、被成型材料ＷＫとして、樹脂以外の材料、例えば、各種鋼材、チタン材、アルミニウム材またはマグネシウム材などの各種金属材料を用いることもできる。すなわち、本発明における成型装置１００は、金属材料による射出成型機やプレス機としても実施できるものである。この場合、金属材料のプレス加工においては、従来、被成型材料ＷＫを塑性変形させ易くするために被成型材料ＷＫをプレス機に配置する前に予め加熱処理することが一般的に行われていた。しかし、本発明における成型装置１００をプレス機に採用した場合においては、第１金型１１０および第２金型１２０に配置した被成型材料ＷＫを加熱することができるため、被成型材料ＷＫをプレス機に配置する前に予め加熱する必要がなく、加工工程における作業負担を軽減することができるとともに、塑性変形し難い鋼材、具体的には、高抗張力鋼のプレス成型加工を精度良く効率的に行なうことができる。
【００８３】
また、チタン材、アルミニウム材またはマグネシウム材などの比較的塑性変形し易い材料をプレス加工する場合においては、例えば、図７に示すように、第１金型１１０と第２金型１２０との間に、成型加工時における被成型材料ＷＫを押えてクランプするためのダイフェース１６３を設けるとよい。ダイフェース１６３は、第１金型１１０を貫通して成型装置１００における図示しない支持部に図示上下方向に摺動自在に支持された鋼板部材である。このダイフェース１６３は、第２金型１２０の第１金型１１０側への変位に従って同第２金型１２０の外周部１２０ａに押されて第１金型１１０上の被成型材料ＷＫをクランプする。これにより、チタン材、アルミニウム材またはマグネシウム材などの比較的塑性変形し易い材料にシワを生じさせることなく塑性変位させることができる。
【００８４】
なお、プレス機で構成された成型装置１００においては、例えば、以下の工程１〜６によって製品ＰＲを成型加工することができる。すなわち、
工程１：第１金型１１０および第２金型１２０に通電して加熱する予備加熱工程
工程２：第１金型１１０と第２金型１２０とを離隔させた型開き状態で被成型材料ＷＫをセットする材料配置工程
工程３：第１金型１１０と第２金型１２０とを密着させた型締め状態で加圧する加圧工程（非通電）
工程４：第１金型１１０および第２金型１２０に冷却水を供給して冷却する冷却工程
工程５：第１金型１１０と第２金型１２０とを離隔させる型開き工程
工程６：エジェクタピンを駆動して製品ＰＲを第１金型１１０から取り出す取出し工程
【符号の説明】
【００８５】
ＰＲ…製品、ＷＫ…被成型材料、
１００…成型装置、
１１０…第１金型、１１０ａ…第１外周部、１１１…第１成型部、１１２…第１空洞部、１１３…断熱絶縁体、１１３ａ・・・基部、１１３ｂ…シール部、１１４…受け板、１１５…給水穴、１１６…噴水パイプ、１１７…排水穴、１１８…断熱絶縁ベース、１１９…取付板、
１２０…第２金型、１２０ａ…第２外周部、１２１…第２成型部、１２２…第２空洞部、１２３・・・排水穴、１２４…断熱絶縁体、１２４ａ・・・基部、１２４ｂ…シール部、１２５…受け板、１２６…給水穴、１２７…噴水パイプ、１２８…断熱絶縁ベース、１２９…取付板、
１３１…供給弁、１３２，１３３…入出力電極、１３４，１３５…連結電極、１３４ａ…貫通孔、１３５ａ…ピンジャック、１３６…給電装置、
１４０…制御装置、１４１…操作パネル、
１５１…金型駆動装置、１５２…バキューム装置、
１６１…リブ、１６２…スプル、１６３…ダイフェース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成型対象となる製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、
前記製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して前記第１金型に対向配置される第２金型とを備え、
前記第１成型部と前記第２成型部との間に被成型材料を配置して前記製品を成型する成型装置において、
前記第１金型および前記第２金型に電気を流すための金型通電手段を備え、
前記金型通電手段は、
前記第１金型および前記第２金型に流す電気を供給する給電装置と、
前記第１金型と前記第２金型とを電気的に接続する電気接続部とを有し、
前記第１金型側または前記第２金型側から前記電気接続部を介して前記第２金型側または前記第１金型側に電気を流すことを特徴とする成型装置。
【請求項２】
請求項１に記載した成型装置において、
前記金型通電手段における前記電気接続部は、
前記第１成型部および前記第２成型部にそれぞれ隣接配置されていることを特徴とする成型装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した成型装置において、
前記金型通電手段は、
前記第１金型および前記第２金型における互いに対向する側面部に同第１金型および同第２金型にそれぞれ電気を流すための入出力電極を備えていることを特徴とする成型装置。
【請求項４】
請求項３に記載した成型装置において、
前記金型通電手段における前記入出力電極は、
前記第１成型部および前記第２成型部にそれぞれ隣接配置されていることを特徴とする成型装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した成型装置において、
前記金型通電手段における前記電気接続部は、
前記第１金型と前記第２金型とを電気的に接続または遮断することができることを特徴とする成型装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した成型装置において、
前記金型通電手段は、
前記第１金型と前記第２金型とが互に離隔した状態で前記電気を流すことを特徴とする成型装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載した成型装置において、
前記第１金型と前記第２金型との間における前記第１成型部および／または前記第２成型部の周囲に形成されて同第１成型部および／または同第２成型部を支持する外周部に絶縁体を設けたことを特徴とする成型装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載した成型装置において、
前記第１金型および／または前記第２金型は、
前記第１成型部および／または前記第２成型部の裏側に前記第１成型部および／または前記第２成型部に沿って空洞部が形成されていることを特徴とする成型装置。
【請求項９】
成型対象となる製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、
前記製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して前記第１金型に対向配置される第２金型とを備え、
前記第１成型部と前記第２成型部との間に被成型材料を配置して前記製品を成型する成型方法において、
前記第１金型および前記第２金型に流す電気を供給する給電装置と、
前記第１金型と前記第２金型とを電気的に接続する電気接続部とを有する金型通電手段を設けておき、
前記金型通電手段を用いて前記第１金型側または前記第２金型側から前記電気接続部を介して前記第２金型側または前記第１金型側に電気を流すことにより前記第１成型部および前記第２成型部を加熱し、
前記加熱された前記第１成型部および前記第２成型部によって前記被成型材料を前記製品に成型することを特徴とする成型方法。
【請求項１０】
請求項９に記載した成型方法において、
前記第１金型および／または前記第２金型への通電は、前記第１金型と前記第２金型とが互に離隔した状態で行うことを特徴とする成型方法。
【請求項１１】
請求項９に記載した成型方法において、
前記第１金型と前記第２金型との間における前記第１成型部および／または前記第２成型部の周囲に形成されて同第１成型部および／または同第２成型部を支持する外周部に絶縁体を設けておき、
前記第１金型および／または前記第２金型への通電は、前記第１金型と前記第２金型とが閉じた状態で行うことを特徴とする成型方法。
【請求項１２】
請求項９ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載した成型方法において、
前記第１金型および／または前記第２金型における前記第１成型部および／または前記第２成型部の裏側に、前記第１成型部および／または前記第２成型部に沿って空洞部を形成しておくことを特徴とする成型方法。
【請求項１】
成型対象となる製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、
前記製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して前記第１金型に対向配置される第２金型とを備え、
前記第１成型部と前記第２成型部との間に被成型材料を配置して前記製品を成型する成型装置において、
前記第１金型および前記第２金型に電気を流すための金型通電手段を備え、
前記金型通電手段は、
前記第１金型および前記第２金型に流す電気を供給する給電装置と、
前記第１金型と前記第２金型とを電気的に接続する電気接続部とを有し、
前記第１金型側または前記第２金型側から前記電気接続部を介して前記第２金型側または前記第１金型側に電気を流すことを特徴とする成型装置。
【請求項２】
請求項１に記載した成型装置において、
前記金型通電手段における前記電気接続部は、
前記第１成型部および前記第２成型部にそれぞれ隣接配置されていることを特徴とする成型装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した成型装置において、
前記金型通電手段は、
前記第１金型および前記第２金型における互いに対向する側面部に同第１金型および同第２金型にそれぞれ電気を流すための入出力電極を備えていることを特徴とする成型装置。
【請求項４】
請求項３に記載した成型装置において、
前記金型通電手段における前記入出力電極は、
前記第１成型部および前記第２成型部にそれぞれ隣接配置されていることを特徴とする成型装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した成型装置において、
前記金型通電手段における前記電気接続部は、
前記第１金型と前記第２金型とを電気的に接続または遮断することができることを特徴とする成型装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した成型装置において、
前記金型通電手段は、
前記第１金型と前記第２金型とが互に離隔した状態で前記電気を流すことを特徴とする成型装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載した成型装置において、
前記第１金型と前記第２金型との間における前記第１成型部および／または前記第２成型部の周囲に形成されて同第１成型部および／または同第２成型部を支持する外周部に絶縁体を設けたことを特徴とする成型装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載した成型装置において、
前記第１金型および／または前記第２金型は、
前記第１成型部および／または前記第２成型部の裏側に前記第１成型部および／または前記第２成型部に沿って空洞部が形成されていることを特徴とする成型装置。
【請求項９】
成型対象となる製品の表面の一部に対応する３次元形状に形成された第１成型部を有する第１金型と、
前記製品の表面の他の一部に対応する３次元形状に形成された第２成型部を有して前記第１金型に対向配置される第２金型とを備え、
前記第１成型部と前記第２成型部との間に被成型材料を配置して前記製品を成型する成型方法において、
前記第１金型および前記第２金型に流す電気を供給する給電装置と、
前記第１金型と前記第２金型とを電気的に接続する電気接続部とを有する金型通電手段を設けておき、
前記金型通電手段を用いて前記第１金型側または前記第２金型側から前記電気接続部を介して前記第２金型側または前記第１金型側に電気を流すことにより前記第１成型部および前記第２成型部を加熱し、
前記加熱された前記第１成型部および前記第２成型部によって前記被成型材料を前記製品に成型することを特徴とする成型方法。
【請求項１０】
請求項９に記載した成型方法において、
前記第１金型および／または前記第２金型への通電は、前記第１金型と前記第２金型とが互に離隔した状態で行うことを特徴とする成型方法。
【請求項１１】
請求項９に記載した成型方法において、
前記第１金型と前記第２金型との間における前記第１成型部および／または前記第２成型部の周囲に形成されて同第１成型部および／または同第２成型部を支持する外周部に絶縁体を設けておき、
前記第１金型および／または前記第２金型への通電は、前記第１金型と前記第２金型とが閉じた状態で行うことを特徴とする成型方法。
【請求項１２】
請求項９ないし請求項１１のうちのいずれか１つに記載した成型方法において、
前記第１金型および／または前記第２金型における前記第１成型部および／または前記第２成型部の裏側に、前記第１成型部および／または前記第２成型部に沿って空洞部を形成しておくことを特徴とする成型方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１４１４０（Ｐ２０１３−１４１４０Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８５９４８（Ｐ２０１２−１８５９４８）
【出願日】平成２４年８月２５日（２０１２．８．２５）
【分割の表示】特願２０１０−２８８９７７（Ｐ２０１０−２８８９７７）の分割
【原出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５１０１０４５９５）株式会社キャップ (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２５日（２０１２．８．２５）
【分割の表示】特願２０１０−２８８９７７（Ｐ２０１０−２８８９７７）の分割
【原出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５１０１０４５９５）株式会社キャップ (3)
【Ｆターム（参考）】
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