JP2020138529A

JP2020138529A - ハイブリッド成形体のボス成形方法

Info

Publication number: JP2020138529A
Application number: JP2019038005A
Authority: JP
Inventors: 翔太朗石川; Shotaro Ishikawa; 上野　泰弘; Yasuhiro Ueno; 泰弘上野; 裕希内田; Yuki Uchida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-09-03

Abstract

【課題】平坦性を良好にすることができるハイブリッド成形体の成形方法を提供することを課題とする。【解決手段】軸方向に沿って延びる溝が側面に形成されたピンを、繊維に樹脂を含浸させたシートに貫通させることにより、前記シートに開口を形成する工程と、前記シートの上面の上方に第１の金型の第１の平坦面を配し、かつ前記シートの下面の下方に第２の金型の第２の平坦面を配しながら、前記ピンが前記シートを貫通している状態で、前記上面と前記第１の平坦面との間に熱可塑性樹脂を供給することにより前記開口の周囲の前記上面にボスの上部を形成すると共に、前記溝を介して前記熱可塑性樹脂を前記下面と前記第２の平坦面との間に供給することにより前記開口の周囲の前記下面に前記ボスの下部を形成する工程とを有することを特徴とするハイブリッド成形体のボス成形方法。【選択図】図５

Description

本発明はハイブリッド成形体のボス成形方法に関する。

成形体の強度を高めるために、機械的強度の高い補強用の繊維に熱可塑性樹脂を含浸させたシートを利用して成形体を製造することがある。この場合、プレス成形用の金型でそのシートをプレスしつつ、シートの上に熱可塑性樹脂を射出することで、その熱可塑性樹脂とシートとを組み合わせた成形体を得ることができる。このようなプレス成形と射出成形とを組み合わせた成形方法はハイブリッド成形とも呼ばれる。

そのハイブリッド成形においては、熱可塑性樹脂を射出する前にピンでシートを開口することによりボスを形成することができる（例えば特許文献１）。

特開２０１６−４７６１９号公報

しかし、上記のようにピンでシートを開口すると、開口時にシートが押しのけられるため、ピンが当接した側のシートの上面に膨らみが発生する。また、その上面に相対する下面においては、ピンで破断した繊維のバリが発生する。そのため、シートの上面と下面のそれぞれにおいて成形体の平坦性が損なわれてしまう。そこで、平坦性を良好にすることができるハイブリッド成形体の成形方法を提供することを目的とする。

上記目的は、軸方向に沿って延びる溝が側面に形成されたピンを、繊維に樹脂を含浸させたシートに貫通させることにより、前記シートに開口を形成する工程と、前記シートの上面の上方に第１の金型の第１の平坦面を配し、かつ前記シートの下面の下方に第２の金型の第２の平坦面を配しながら、前記ピンが前記シートを貫通している状態で、前記上面と前記第１の平坦面との間に熱可塑性樹脂を供給することにより前記開口の周囲の前記上面にボスの上部を形成すると共に、前記溝を介して前記熱可塑性樹脂を前記下面と前記第２の平坦面との間に供給することにより前記開口の周囲の前記下面に前記ボスの下部を形成する工程とを有するハイブリッド成形体のボス成形方法によって達成できる。

平坦性を良好にすることができるハイブリッド成形体の成形方法を提供できる。

図１は、本実施形態に係るハイブリッド成形用金型の断面図である。図２（ａ）は本実施形態に係るピンの側面図であり、図２（ｂ）は先端から見た本実施形態に係るピンの正面図であり、図２（ｃ）は本実施形態に係る第２の金型に形成された第２の孔の上面図である。図３は、本実施形態に係るボス成形方法について説明するための断面図（その１）である。図４は、本実施形態に係るボス成形方法について説明するための断面図（その２）である。図５は、本実施形態に係るボス成形方法について説明するための断面図（その３）である。図６は、本実施形態に係るボス成形方法について説明するための断面図（その４）である。

図１は、本実施形態に係るハイブリッド成形用金型の断面図である。図１に示すように、このハイブリッド成形用金型１は、シート１０をプレスして成形体を作製する金型であって、第１の金型２と第２の金型３とを有する。

シート１０は、例えば補強用のガラス繊維に熱可塑性樹脂を含浸させたシートであり、第１の金型２と第２の金型３との間に配される。

第１の金型２は、シート１０に開口を形成するためのピン４を有すると共に、そのピン４の根元に基端部５を備える。基端部５は、上面視で概略円形であって、シート１０に対向した第１の平坦面５ａを備える。

また、基端部５の周囲の第１の金型２にはバネ６が設けられており、バネ６の先端に押圧部材７が設けられる。押圧部材７は、ピン４の周囲のシート１０を押圧する部材であり、シート１０を押圧する押圧面７ａを有する。更に、押圧部材７には、基端部５が嵌る第１の孔７ｂが形成される。

一方、第２の金型３は、シート１０が載置される載置面３ａを有すると共に、ピン４が挿通する大きさの第２の孔３ｂが形成される。そして、第２の孔３ｂの周囲の載置面３ａには、第２の平坦面３ｃが底面となる凹部３ｄが形成される。

図２（ａ）は、前述のピン４の側面図である。図２（ａ）に示すように、ピン４の側面には、ピン４の軸方向Dに沿って延びる溝４ａが形成される。また、ピン４は、シート１０を開口するための先鋭な先端４ｂを有する。

図２（ｂ）は、先端４ｂから見たピン４の正面図である。図２（ｂ）に示すように、この例では相対する二つの溝４ａをピン４に形成する。

一方、図２（ｃ）は、第２の金型３に形成された第２の孔３ｂの上面図である。図２（ｃ）に示すように、第２の孔３ｂの側面には、ピン４の溝４ａに嵌合する凸部３ｅが形成される。

次に、このハイブリッド成形用金型１を用いたボス成形方法について説明する。
図３〜図６は、本実施形態に係るボス成形方法について説明するための断面図である。

まず、図３に示すように、載置面３ａの上にシート１０を載置しておき、この状態で第１の金型２と押圧部材７の各々を第２の金型３に向けて下降させ、押圧部材７の押圧面７ａをシート１０に当接させる。

次に、図４に示すように、更に第１の金型２を第２の金型３に向けて下降させることによりバネ６をその自然長よりも収縮させる。これにより、バネ６の付勢力で押圧面７ａがシート１０に押し付けられた状態でピン４がシート１０を貫通し、シート１０に開口１０ａが形成されることになる。また、第１の金型２の下降と共に基端部５が押圧部材７の第１の孔７ｂに嵌ることでピン４の下降がガイドされ、シート１０とピン４との位置ずれを抑制することができる。

なお、このようにシート１０を貫通したピン４は、溝４ａに凸部３ｅ（図２（ｃ）参照）が嵌合した状態で第２の孔３ｂに嵌る。

また、この状態では、シート１０とその上方の第１の平坦面５ａとが相互に離間しており、これらの間にボス形成用の第１の空間S₁が確保される。同様に、シート１０とその下方の第２の平坦面３ｃも相互に離間しており、これらの間にもボス形成用の第２の空間S₂が確保される。

続いて、図５に示すように、押圧部材７に形成された不図示の流通孔から第１の空間S₁に溶融した熱可塑性樹脂１２を供給し、シート１０の上面１０ｂ側の開口１０ａの周囲を熱可塑性樹脂１２で埋める。その熱可塑性樹脂１２は、供給時の圧力によって溝４ａ内のシート１０を押しのけながら第２の空間S₂に至り、シート１０の下面１０ｃ側の開口１０ａの周囲も熱可塑性樹脂１２で埋められることになる。

この後は、熱可塑性樹脂１２を冷却して固化した後に、各金型２、３からシート１０を取り出すことにより、図６に示す成形体１５を得る。

図６は、本実施形態に係るボス成形方法で得られた成形体１５の断面図である。その成形体１５はシート１０とボス１６とを有しており、ボス１６の上部１６ａがシート１０の上面１０ｂから突出し、ボス１６の下部１６ｂがシート１０の下面１０ｃから突出する。このうち、上部１６ａは、前述の第１の空間S₁（図５参照）に充填された熱可塑性樹脂１２により形成される。第１の空間S₁の天井面は、基端部５の第１の平坦面５ａで画定されているため、上部１６ａの上面も平坦面となる。

一方、下部１６ｂは、前述の第２の空間S₂に充填された熱可塑性樹脂１２により形成される。第２の空間S₂の底面は、第２の金型３の第２の平坦面３ｃで画定されているため、下部１６ｂの下面も平坦面となる。

以上説明した本実施形態によれば、図５に示したように、ピン４の側面の溝４ａを通じてシート１０の下面１０ｃ側に熱可塑性樹脂１２を供給し、その熱可塑性樹脂１２でボス１６の下部１６ｂを形成する。そのため、ピン４がシート１０を貫通したときに開口１０ａの周囲の下面１０ｃにバリが発生していても、そのバリを平坦な上面を備えた下部１６ｂで埋めることができる。同様に、開口１０ａの周囲の上面１０ｂに膨らみが発生していても、その膨らみを平坦な上面を備えた上部１６ａで埋めることができる。これにより、本実施形態では、上面と下面のそれぞれの平坦性が良好なボス１６を備えた成形体１５を提供することが可能となる。

ボス１６の使用方法は特に限定されないが、例えば上部１６ａ側からボス１６にボルトを挿通し、下部１６ｂから出たボルトにナットを螺合してもよい。その場合、前述のようにボス１６の上面と下面の平坦性が良好であるため、ボルトの締め付けによってナットが下部１６ｂに着座するとボルトをそれ以上締め付ける余裕が直ぐになくなり、これを目安にしてボルトの締め付けが完了したと判断できるようになる。

１ハイブリッド成形用金型
２第１の金型
３第２の金型
３ａ載置面
３ｂ第２の孔
３ｃ第２の平坦面
３ｄ凹部
３ｅ凸部
４ピン
４ａ溝
４ｂ先端
５基端部
５ａ第１の平坦面
６バネ
７押圧部材
７ａ押圧面
７ｂ第１の孔
１０シート
１０ａ開口
１０ｂ上面
１０ｃ下面
１２熱可塑性樹脂
１５成形体
１６ボス
１６ａボスの上部
１６ｂボスの下部

Claims

軸方向に沿って延びる溝が側面に形成されたピンを、繊維に樹脂を含浸させたシートに貫通させることにより、前記シートに開口を形成する工程と、
前記シートの上面の上方に第１の金型の第１の平坦面を配し、かつ前記シートの下面の下方に第２の金型の第２の平坦面を配しながら、前記ピンが前記シートを貫通している状態で、前記上面と前記第１の平坦面との間に熱可塑性樹脂を供給することにより前記開口の周囲の前記上面にボスの上部を形成すると共に、前記溝を介して前記熱可塑性樹脂を前記下面と前記第２の平坦面との間に供給することにより前記開口の周囲の前記下面に前記ボスの下部を形成する工程と、
を有することを特徴とするハイブリッド成形体のボス成形方法。