JP2008073820A - ティアライン加工装置および加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軟質の表皮であっても、所定の加工精度で加工を施すことができるティアライン加工装置および加工方法を提供する。
【解決手段】本発明の装置は、エアバッグリッド２が設けられる表皮３に、ティアライン４を加工するためのティアライン加工装置１０であって、前記表皮３を、乗員側の面を載置面２７として保持する加工用受台１１と、前記加工用受台１１に保持された表皮３に対して移動しつつティアライン４を加工する加工刃１２と、前記加工刃１２の移動と共に変化する前記表皮３の加工部位を部分的に冷却しつつ冷却位置を移動可能な冷却手段１６と、を有することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、インストルメントパネル内部に収納されたエアバックを覆うエアバッグリッドのティアラインを加工するためのティアライン加工装置およびその加工方法に関する。

自動車等の車両には、緊急時の安全手段としてエアバッグを備えたものがある。エアバックは、その本体がインストルメントパネルの内部に配設されたハウジングに折り畳んで収納されており、車両の衝突時に乗員の頭部等がインストルメントパネルに衝突しないように保護するものである。

具体的には、車両が衝突して車体に所定以上の衝撃力が加わったときに、インフレータからの圧力気体によってエアバック本体が膨張する。膨張したエアバック本体は、インストルメントパネルに形成されたエアバッグリッドを押圧して、エアバッグリッドに形成された開裂線（ティアライン）を開裂させる。そして、エアバック本体は、開裂線が開裂されることで形成される膨出開口から、車室内乗員側へ膨出する。

このようなエアバッグリッドの開裂線をインストルメントパネルの裏面に形成する技術として、エアバッグリッドを構成する表皮を裏返して薄肉加工用受台にセットし、セットされた表皮の上方に、開裂線加工用ガイド溝を形成したガイド体を配置し、開裂線加工用ガイド溝に沿って表皮を切削工具で切削することにより開裂線を形成する開裂線形成方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、この方法では、インストルメントパネルの表皮が軟質である場合に、加工の際に表皮が変形して加工残厚を一定に管理することが困難となる。このように、ティアライン加工において加工残厚が管理できない場合、例えば、加工残厚が厚い場合には、膨張したエアバック本体がエアバッグリッドを押圧しても、開裂線が開裂しないため膨出開口を形成することができずに、エアバッグが車室内乗員側へ膨出することができず、構造的な問題を生じるおそれがある。一方、加工残厚が薄い場合には、インストルメントパネル表面からティアラインが視認されて外観が損なわれ、意匠的に不具合となる問題がある。
特開２０００−３５１３５５号公報

本発明は上記従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、軟質の表皮であっても、所定の加工精度で加工を施すことができるティアライン加工装置および加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係るティアライン加工装置は、エアバッグリッドが設けられる表皮に、ティアラインを加工するためのティアライン加工装置であって、前記表皮を、乗員側の面を載置面として保持する加工用受台と、前記加工用受台に保持された表皮に対して移動しつつティアラインを加工する加工刃と、前記加工刃の移動と共に変化する前記表皮の加工部位を部分的に冷却しつつ冷却位置を移動可能な冷却手段と、を有することを特徴とする。

上記目的を達成する本発明に係るティアライン加工方法は、エアバッグリッドが設けられる表皮に、ティアラインを加工するためのティアライン加工方法であって、前記ティアラインを加工する加工刃を表皮に対して移動させつつ、当該加工刃により加工される表皮の加工部位を含む領域を部分的に冷却し、前記加工部位の移動に対応して前記冷却される領域を移動させることを特徴とする。

上記のように構成した本発明に係るティアライン加工装置は、加工部位を部分的に冷却しつつ冷却位置を移動可能な冷却手段が設けられるため、軟質の表皮を硬化させつつティアラインを形成でき、加工残厚を一定に管理することができる。したがって、この装置により加工されたティアラインは、エアバックが膨張した際に確実に開裂され、かつ乗員側から視認されず、意匠的に不具合とならない。

上記のように構成した本発明に係るティアライン加工方法は、表皮の加工部位を含む領域を部分的に冷却し、加工部位の移動に対応して冷却される領域を移動させるため、軟質の表皮を硬化させつつティアラインを形成でき、加工残厚を一定に管理することができる。したがって、この方法により加工されたティアラインは、エアバックが膨張した際に確実に開裂され、かつ乗員側から視認されず、意匠的に不具合とならない。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は自動車の助手席側にティアラインが設けられたインストルメントパネルを示す斜視図、図２はインストルメントパネルの表皮のティアラインが形成された部位を示す部分断面図である。

図１に示すインストルメントパネル１は、エアバッグが膨張する際に開裂するエアバッグリッド２が一体型に形成されており、車室側から表皮層、発泡層および基材層を順に積層して構成される。インストルメントパネル１を作製する際には、図２に示すように、まず表皮層を構成する表皮３のエアバッグリッド２に相当する箇所を、基材層側（車室の反対側）から表皮３の一部を残して厚さ方向に切断することで、エアバッグリッド２のティアライン４が形成される。ここで、ティアライン４の形成後に残された表皮３の厚さを加工残厚ｄと称する。インストルメントパネル１の表皮３は、高級車ほど柔軟な材料が選定される傾向にあり、常温ではティアライン４の加工残厚ｄを高精度に管理することが困難である。

ティアライン４が形成された表皮３は、基材層を構成する基材と共に発泡型内に設置され、表皮３と基材の間に発泡剤を注入して発砲させて発泡層を形成することにより、インストルメントパネル１が作製される。

次に、本発明の第１実施形態に係るティアライン加工装置１０について説明する。

図３は第１実施形態に係るティアライン加工装置を模式的に示す断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的平面図、図５は同ティアライン加工装置を示すブロック図である。

第１実施形態に係るティアライン加工装置１０は、表皮３にティアライン４を形成するための装置であり、図３〜５に示すように、表皮３を載置するための加工用受台１１と、切削工具である加工刃１２および測定手段１３を備えるとともにロボットアーム１４に取り付けられて移動可能な加工部１５と、加工時に表皮３を冷却する冷却手段１６とを有している。

ロボットアーム１４は、ロボット制御部１９からの制御信号Ａ１により作動する産業用ロボットアームであり、多自由度の多関節ロボットである。

加工部１５の測定手段１３は、ティアライン４を加工する際に加工刃１２が受ける切削抵抗を検出するための反力測定部２０と、表皮３の各種情報を検出する表皮状態測定部２１を有している。表皮状態測定部２１は、例えば表皮３までの距離を計測する変位センサ２２および表皮温度を計測する温度センサ２３を有している。

加工部１５の加工刃１２には、加工刃１２の加工深さを調整するアクチュエータ２４が備えられる。このアクチュエータ２４は、アクチュエータ２４のオン・オフを制御する加工力制御部２５からのアクチュエータ制御信号Ａ５が入力されており、加工力制御部２５には、反力測定部２０からの反力計測信号Ａ２および表皮状態測定部２１からの表面状態計測信号Ａ３が入力される。

加工用受台１１は、表皮３の車室側の面に対応する形状の載置面２７を有しており、表皮３を載せて保持することができる。加工用受台１１の載置面２７には、真空マニホールド（不図示）が設けられ、真空ポンプ等の装置により真空引きされて表皮３を載置面２７に吸引することができる。

冷却手段１６は、載置面２７に載置された表皮３を冷却する冷却配管２８と、測定手段１３により検出された各種情報に応じて冷却配管２８を制御する冷却位置制御部２９を備えている。

冷却配管２８は、加工用受台１１に複数配設されており、それぞれが内部に冷媒を流通可能となっている。これらの冷却配管２８は、表皮３に形成されるティアライン４の伸延方向に沿って並んで配置される。したがって、図示していないが、冷却配管２８はティアライン４の形状に従って配列されることとなる。それぞれの冷却配管２８は、冷却位置制御部２９からバルブ制御信号Ａ６により開閉される操作バルブ３０が設けられており、冷媒の供給源となる冷却機３１に供給管３２を介して接続されている。

冷却位置制御部２９には、ロボットアーム１４を制御するロボット制御部１９から加工部１５（加工刃１２）の位置および移動速度を示す加工位置・速度信号Ａ４と、表皮状態測定部２１からの表面状態計測信号Ａ３が入力される。なお、ロボット制御部１９、冷却位置制御部２９および加工力制御部２５の少なくとも２つを１つの制御装置で構成することも可能である。

次に、本発明の第１実施形態に係るティアライン加工方法について説明する。

図６は冷却位置制御部における制御処理を説明するためのフローチャート、図７は加工力制御部における制御処理を説明するためのフローチャートである。

初めに、加工用受台１１の載置面２７に表皮３の車室側の面が接するように表皮３を載置し、真空マニホールドに真空を引いて、表皮３を加工用受台１１に固定する。

次に、予めロボットアーム１４の動作を教示されたロボット制御部１９によりロボットアーム１４を作動させ、加工刃１２により表皮３にティアライン４を形成する。この加工の際に、表皮３の加工される加工部位を、この加工部位に対応する冷却配管２８の操作バルブ３０を冷却位置制御部２９により開くことにより冷却する。

冷却位置制御部２９における制御処理を具体的に説明すると、図６に示すように、まずロボット制御部１９から入力される加工位置・速度信号Ａ４から、冷却開始時間（または冷却開始位置）を決定すると共に、加工部位に対応する冷却配管２８の操作バルブ３０を決定する（Ｓ１）。次に、決定された冷却開始時間に達したかを判断し（または加工刃１２が冷却開始位置に達したかを判断し）（Ｓ２）、達した場合には、対称となる操作バルブ３０を開く（Ｓ３）。そして、表皮温度の計測結果を目標温度と比較し（Ｓ４，Ｓ５）、目標温度に達している場合には、開かれていた操作バルブ３０を閉じる（Ｓ６）。このように、冷却配管２８の冷却温度は、温度センサ２３によって検出される表皮温度に応じて適宜調整される。この後、冷却が終了ならば冷却位置制御部２９における制御処理が終了し、冷却が終了でなければ、他の冷却配管２８の操作バルブ３０を開閉するために、工程Ｓ１に戻る。

このように冷却位置制御部２９によって、加工刃１２の移動と共に、操作バルブ３０が開かれる冷却配管２８も順次変更され、移動された加工部位が常に冷却される。ここで、操作バルブ３０が開かれる冷却配管２８は１つのみである必要はなく、複数が同時に開かれてもよい。このようにして、柔軟性を有する表皮３の加工部位が部分的に冷却されて硬化されるため、加工時の表皮３の変形が生じ難くなることにより加工精度を向上させることができる。また、軟性の表皮３が変形する場合には、加工性の悪さに対応するために加工時間が増加するが、本実施形態では、表皮３を冷却して硬化させて加工するために加工性が良く、加工時間を短縮することができる。また、加工部位の近傍のみを部分的に冷却できるため、冷却に要する時間を低減して加工時間を短縮することができ、更にはコストを削減できる。

加工刃１２による加工の際には、変位センサ２２により計測された結果に基づいて、加工力制御部２５により加工刃１２の加圧力が調整される。

加工力制御部２５における制御処理を具体的に説明すると、図７に示すように、まず変位センサ２２により計測された加工刃１２と表皮３の間の距離が加工力制御部２５に入力され、表皮３の厚さが算出されると共に、所定の加工残厚ｄを得るために表皮３の厚さに応じた加圧力を算出して、加圧力（加工量）の目標値が決定される（Ｓ１１）。この加圧力は、所定の加工残厚ｄを得るために、表皮３の厚さに応じて決まる値であり、予め実験や解析を実施することにより得られる。次に、アクチュエータ２４を作動させ（Ｓ１２）、反力測定部２０による反力計測結果を工程Ｓ１１で決定された目標値と比較する（Ｓ１３）。反力が目標値に達した場合にはアクチュエータ２４の作動を停止する（Ｓ１４，Ｓ１５）。この後、加工が終了ならば加工力制御部２５における制御処理が終了し、加工が終了でなければ、加工残厚ｄを所定の値に維持しつつ加工を継続するために、工程Ｓ１１に戻る（Ｓ１６）。

このように加工力制御部２５によって、加工部位の移動と共に逐次表皮厚さが変化する場合でも、表皮状態測定部２１（変位センサ２２）の計測結果に基づいて加工力を変更できるため、加工残厚ｄを所定の値に精度よく加工することが可能である。

ここで、表皮３の製造法としては、スラッシュ成形法、ウレタンスプレー成形法、真空成形法等が知られている。ウレタンスプレー成形法は、ウレタン原料であるポリオールとイソシアネートを混合し、ノズルから霧状にして噴射し、これを型に吹付けて表皮を成形するものである。パウダースラッシュ成形法は、熱可塑性樹脂（ＴＰＵ、ＴＰＯ、ＰＶＣ等）のパウダーを加熱した金型に投入し、回転させることにより金型表面に接触したパウダーを溶融させて表皮を成形するものである。真空成形法は、熱可塑性樹脂（ＴＰＯ、ＰＶＣ等）のシートを加熱軟化させた後、真空型にかぶせ、型に開けた真空穴より真空引きすることにより表皮を成形するものである。これらの製造法のうち、スラッシュ成形法やウレタンスプレー成形法は、触感の良い表皮を成形できるが、表皮の厚さを均一にすることが困難である。しかし、本実施形態では、表皮の厚さが不均一な場合であっても加工力を変更しつつ加工残厚ｄを高精度に設定できるため、触感の良い表皮を成形可能なスラッシュ成形法やウレタンスプレー成形法を採用しつつ、高精度な加工残厚ｄを形成できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るティアライン加工装置４０について説明する。

図８は第２実施形態に係るティアライン加工装置を示す概略構成図、図９は第２実施形態の冷却位置制御部における制御処理を説明するためのフローチャートである。
なお、第１の実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。

第２実施形態に係るティアライン加工装置４０は、第１実施形態に係るティアライン加工装置１０と異なり、冷却手段４１として複数の冷媒配管２８ではなく、冷却剤噴射部４２と、冷却剤噴射部４２を制御する冷却位置制御部４３とを有している。

冷却剤噴射部４２は、図８に示すように、加工用受台１１の内部に設けられる内部空間である噴射装置格納部４４に設けられ、加工用受台１１の載置面２７の反対面に沿って移動可能であり、この反対面に対して冷却剤を噴射する噴射ノズル４５を有している。冷却剤噴射部４２は、例えば駆動源および駆動源により回転される回転ローラ４６を有しており、回転ローラ４６を回転させることにより噴射装置格納部４４内で移動することができる。また、冷却剤噴射部４２を移動させる方法は他の方法でもよく、例えばネジ送り機構等を適用することもできる。

冷却剤噴射部４２の噴射ノズル４５は、冷却位置制御部４３からノズル制御信号Ａ６により開閉されるノズル操作バルブ（不図示）が設けられており、冷却源となる冷却機３１に供給管３２を介して接続されている。冷却位置制御部４３から伝えられるノズル制御信号Ａ７は、上述のようにノズル操作バルブの開閉と共に、冷却剤噴射部４２の位置を制御している。

冷却位置制御部４３における制御処理を具体的に説明すると、図９に示すように、まずロボット制御部１９から入力される加工位置・速度信号Ａ４から、冷却開始時間および冷却開始位置を決定すると共に、冷却剤噴射部４２による冷却位置および移動速度を決定する（Ｓ２１）。次に、冷却剤噴射部４２を冷却開始位置に移動させる（Ｓ２２）。この後、決定された冷却開始時間に達したかを判断し（Ｓ２３）、達した場合には、ノズル操作バルブを開き（Ｓ２４）、冷却剤噴射部４２が、決定された冷却位置に対して決定された移動速度で移動を開始する（Ｓ２５）。そして、表皮温度の計測結果を目標温度と比較し（Ｓ２６，Ｓ２７）、目標温度に達し、更に冷却が終了でなければ、ノズル操作バルブの開度を調整し、工程Ｓ２６に戻る（Ｓ２８，Ｓ２９）。このように、冷却温度は、温度センサ２３によって検出される表皮温度に応じて適宜調整される。冷却が終了ならば、ノズル操作バルブを閉じ（Ｓ３０）、冷却位置制御部４３における制御処理が終了する。

このように、第２実施形態においても、加工刃１２の移動と共に冷却剤噴射部４２が移動し、移動された加工部位を常に冷却することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変することができる。例えば、加工刃１２の形状は鋭利な先端を有するものに限定されず、例えば回転刃等とすることもできる。

自動車の助手席側にティアラインが設けられたインストルメントパネルを示す斜視図である。 インストルメントパネルの表皮のティアラインが形成された部位を示す部分断面図である。 第１実施形態に係るティアライン加工装置を模式的に示す断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的平面図である。 第１実施形態に係るティアライン加工装置を示すブロック図である。 第１実施形態の冷却位置制御部における制御処理を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の加工力制御部における制御処理を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態に係るティアライン加工装置を示す模式的な断面図である。 第２実施形態の冷却位置制御部における制御処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ インストルメントパネル、
２ エアバッグリッド、
３ 表皮、
４ ティアライン、
１０，４０ ティアライン加工装置、
１１ 加工用受台、
１２ 加工刃、
１６，４１ 冷却手段、
２０ 反力測定部、
２１ 表皮状態測定部、
２２ 変位センサ、
２３ 温度センサ、
２４ アクチュエータ、
２５ 加工力制御部、
２７ 載置面、
２９，４３ 冷却位置制御部、
３０ 操作バルブ、
４２ 冷却剤噴射部、
４４ 噴射ノズル、
ｄ 加工残厚。

Claims (9)

1. エアバッグリッドが設けられる表皮に、ティアラインを加工するためのティアライン加工装置であって、
   前記表皮を、乗員側の面を載置面として保持する加工用受台と、
   前記加工用受台に保持された表皮に対して移動しつつティアラインを加工する加工刃と、
   前記加工刃の移動と共に変化する前記表皮の加工部位を部分的に冷却しつつ冷却位置を移動可能な冷却手段と、を有することを特徴とするティアライン加工装置。
2. 前記冷却手段は、
   前記加工用受台に設けられ、それぞれに操作バルブが設けられる複数の冷却配管と、
   前記それぞれの操作バルブを、加工の際に移動する加工部位に対応して選択的に開閉させる冷却位置制御部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のティアライン加工装置。
3. 前記冷却手段は、
   前記加工用受台の前記表皮が載置される面の反対面に沿って移動可能に設けられるとともに、当該反対面に対して冷却剤を噴射することが可能な冷却剤噴射部と、
   前記冷却剤噴射部を、加工の際に移動する加工部位に対応して移動させる冷却位置制御部と、を有することを特徴とする請求項１に記載のティアライン加工装置。
4. 前記加工刃に取り付けられ、当該加工刃による切削抵抗を測定する反力測定部と、
   前記加工刃の近傍に設置され、加工前の表皮の状態を測定する表皮状態測定部と、
   前記加工刃に取り付けられるとともに、当該加工刃の表皮に対する加圧力を変更可能なアクチュエータと、
   前記表皮状態測定部による計測結果に基づいてアクチュエータの加圧力を調整する加工力制御部と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のティアライン加工装置。
5. 前記表皮状態測定部は、表皮までの距離を計測する変位センサおよび表皮温度を計測する温度センサの少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項４に記載のティアライン加工装置。
6. エアバッグリッドが設けられる表皮に、ティアラインを加工するためのティアライン加工方法であって、
   前記ティアラインを加工する加工刃を表皮に対して移動させつつ、当該加工刃により加工される表皮の加工部位を含む領域を部分的に冷却し、前記加工部位の移動に対応して前記冷却される領域を移動させることを特徴とするティアライン加工方法。
7. 前記冷却される領域は、前記加工用受台に設けられる複数の冷却配管に、選択的に冷媒を流通させることにより移動されることを特徴とする請求項６に記載のティアライン加工方法。
8. 前記冷却される領域は、前記加工用受台に移動可能に設けられるとともに冷却剤を噴射可能な冷却剤噴射部から冷却剤を噴射しつつ、当該冷却剤噴射部を移動させることにより移動されることを特徴とする請求項６に記載のティアライン加工方法。
9. 前記加工刃による加工の前の表皮の厚さを測定するとともに、測定された表皮の厚さに応じて、前記加工刃に取り付けられるアクチュエータにより加工刃の表皮に対する加圧力を変更することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のティアライン加工方法。

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