JP3234983B2 - 自動車用表皮のエアバック部分への線状溝加工方法及び加工装置 - Google Patents

自動車用表皮のエアバック部分への線状溝加工方法及び加工装置

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    • B29L2031/3005—Body finishings
    • B29L2031/3038—Air bag covers

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の衝突時に
おける搭乗者の安全性確保のために例えば自動車用イン
スツルメントパネルを形成する、塩化ビニール（ＰＶ
Ｃ）やポリオレフィン（ＴＰＯ）、ポリウレタン（ＴＰ
Ｕ）等の樹脂製表皮のエアバック部分に、一定以上の破
壊力が加わったとき、その箇所での破断を許容するよう
にするための線状の溝を加工する方法及び加工装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車用樹脂製表皮のエアバック部分に
加工される線状の溝は、意匠的な観点から表皮の表面側
でなく、表皮の裏面側に加工することが要望されるとと
もに、線状溝が搭乗者の安全性に密接に関与するもので
あることから、再現可能な一定の破壊抵抗を発揮するよ
うに加工することが要求される。かかる要望及び要求に
応じるべく近年では表皮の表面側に所定の肉厚を残存さ
せるように表皮の裏面側から線状の溝を加工する手段が
一般的に採用されている。
【０００３】ところで、表皮の裏面側から線状の溝を加
工する手段として、従来、（ａ）ナイフ状のカッター等
を用いて機械的に樹脂材料を切除することで線状溝を加
工する手段、（ｂ）例えば特開平１０−８５９６６号公
報に開示されているように、レーザビームを放射して樹
脂材料を局部的に焼却除去することで線状溝を加工する
手段が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（ａ）の機械的加工手段の場合は、表皮裏面側からの加
工であっても、意匠面となる表皮の表面側に線状の加工
跡を露呈させないように切除することが技術的に難し
く、意匠面で大きなダメージを与える。また、この種の
加工製品においては、品質管理の上から線状溝の加工後
に表皮表面側の残存肉厚を測定して加工製品毎のデータ
を記録保存することが重要であるが、機械的加工手段の
場合は、溝幅が狭く切除直後に樹脂材料の持つ弾性力で
溝の両側面同士が密着する状態になるために、残存肉厚
を精度良く測定することが困難で、品質管理の面からも
好ましくない。
【０００５】一方、上記（ｂ）のレーザ加工手段の場合
は、意匠面（表皮表面）にダメージを与えないで所定の
線状溝を加工することが可能であるものの、大きな出力
パワーを必要とし、消費電力が嵩んで加工コストが高く
なる。特に、品質管理の上で重要な残存肉厚を精度よく
測定し記録しやすいような幅広の溝を加工するために
は、膨大な出力パワーを有するレーザビーム発生器を使
用したり、あるいは、比較的出力パワーの小さいレーザ
ビーム発生器を複数回に亘って加工予定線に沿ってトレ
ースさせたりする必要があり、その結果、加工コストが
一段と高騰するという難点がある。
【０００６】また、レーザ加工手段により表皮表面側に
所定の肉厚を残存させて再現可能な一定の破壊抵抗を持
つ線状溝を加工するためには、表皮の厚みのばらつきな
どに対応して樹脂材料の焼却除去量、つまりは溝の加工
深さを微妙に制御する必要があるが、その手段としては
レーザビーム発生器の出力パワーをコントロールする以
外に方法がなく、加工制御そのものに高度な技術を要す
る。
【０００７】その上、レーザ加工の場合は、加工すべき
線状溝に対応する表皮部分の樹脂材料を焼却除去するも
のであるから、加工時にその樹脂材料相当量の煤が発生
し放出され、この放出された煤が加工された溝に入り込
むと、残存肉厚の測定値のばらつきの原因となる。これ
を回避するためには、不活性ガスを併用して煤の発生を
抑制するとともに、煤を積極的に吸引除去する装置を付
設する必要もあって、加工装置全体の設備費が非常に高
価なものになるという問題があった。
【０００８】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、意匠面へのダメージを回避できるだけでなく、少な
い消費電力及び簡単な制御のもとで表皮表面側に所定の
肉厚が残存されて再現可能な一定の破壊抵抗を持つ線状
溝を効率よく、かつ、残存肉厚の測定にも有利な状態に
加工することができる自動車用表皮のエアバック部分へ
の線状溝加工方法及び加工装置を提供することを目的と
している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る自動車用表皮のエアバック部分への線
状溝加工方法は、自動車用樹脂製表皮のエアバック部分
にその表面側に所定の肉厚を残存させる状態で表皮裏面
側から線状の溝を加工する方法であって、表皮をその表
面が平坦面に密着するように固定保持した状態で、表皮
の裏面側に配置した超音波加工装置の振動ホーンをその
先端と上記平坦面とのクリアランスが表皮表面側の所定
の残存肉厚に合致するように位置調整した後、超音波加
工装置と表皮固定用平坦面とを加工すべき線状溝の方向
に相対移動させてエアバック部分の裏面側に超音波振動
を付与することにより表皮用樹脂を順次溶融除去させて
線状の溝を加工し、この線状溝が加工された直後の表皮
部分に冷却エアを吹き付けて溶融樹脂の冷却硬化を行な
うことを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明に係る自動車用表皮のエアバ
ック部分への線状溝加工装置は、自動車用樹脂製表皮の
エアバック部分にその表面側に所定の肉厚を残存させる
状態で表皮裏面側から線状の溝を加工する装置であっ
て、表皮をその表面が平坦面に密着するように固定保持
する定盤と、表皮の裏面側に配置されて表皮用樹脂に超
音波振動を付与する超音波加工装置と、この超音波加工
装置の振動ホーンをその先端と上記定盤の平坦面とのク
リアランスが表皮表面側の所定の残存肉厚に合致するよ
うに位置調整する加工位置調整機構と、超音波加工装置
と定盤とを加工すべき線状溝の方向に相対移動させる加
工位置移動機構と、上記超音波加工装置の移動方向下手
側に配置されて超音波加工された直後の表皮部分に冷却
エアを吹き付ける冷却エア噴出装置とを具備しているこ
とを特徴とするものである。
【００１１】上記のごとき構成要件を有する本発明によ
れば、樹脂製表皮をその表面が平坦面に密着するように
固定保持した上、その平坦面を基準面（零）として超音
波加工装置の振動ホーンの先端位置を表皮肉厚方向に調
整して該ホーン先端と平坦面とのクリアランスを表皮表
面側に残存されるべき所定の肉厚に合致させる。この状
態で、超音波加工装置と表皮固定用平坦面とを加工すべ
き線状溝の方向に相対移動させることにより、超音波加
工装置の振動ホーンを介して表皮のエアバック部分の裏
面側に超音波振動が順次付与されその箇所の表皮用樹脂
が溶融除去されて線状の溝が加工され、かつ、超音波振
動により線状溝が加工された直後の表皮部分には冷却エ
アが吹き付けられて溶融樹脂が冷却硬化される。
【００１２】ここで、振動ホーンとしては種々の幅及び
形態のものが既存しており、その中から適切な幅、形態
のものを選択使用することによって、超音波加工装置を
加工予定線に沿って一回トレースさせるだけで幅広かつ
所定深さの溝を加工することが可能であるとともに、表
皮用樹脂材料を溶融しその溶融した樹脂を側方へ除去す
るだけであるから、機械的加工の場合のような線状の加
工跡が表面側には露呈せず、意匠面にダメージを与える
こともない。また、表皮表面側に所定の肉厚を残存させ
て再現可能な一定の破壊抵抗を持つ線状溝を加工するた
めの加工制御も表皮の肉厚変動に対応して振動ホーンの
位置を調整するといった簡単な機械的制御を採用するこ
とが可能である。
【００１３】さらに、超音波加工に伴い生じた溶融樹脂
は溝の側方へ除去され、その除去された樹脂部分を即座
に硬化させることにより、溶融樹脂などの異物が溝内に
侵入することを防ぐため、レーザ加工の場合のように、
溝加工に伴う煤の発生を抑制する手段及び発生した煤を
吸引除去する手段は一切不要として装置全体の設備費の
低減を可能としつつ、溝加工後の表皮表面側の残存肉厚
を裏面側から行なえるとともに、その測定値のばらつき
原因をなくして測定精度の向上、ひいては、加工製品の
品質管理を適確に行なうことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明に係る自動車用表
皮のエアバック部分への線状溝加工方法の実施に際して
用いられる加工装置全体の概略構成図、図２はそれの要
部の拡大側面図である。
【００１５】図１及び図２において、１は定盤で、その
平坦上面１ａには多数の小孔１ｂ…が形成されてあり、
空洞１ｃ内の空気を真空ポンプ等の真空発生器２によっ
て吸引し減圧することにより上記平坦上面１ａに載置し
た自動車用樹脂製表皮３のエアバック部分を小孔１ｂ…
を介して吸着させてその表面３ａが平坦上面１ａに密着
するように固定保持するものである。表皮３の裏面３ｂ
側となる定盤１の上方部には表皮用樹脂に超音波振動を
付与する超音波加工装置４が配置されている。この超音
波加工装置４は、発振周波数が２０〜４０ＫＨｚの超音
波発振器４Ａと超音波振動子４Ｂと鉄合金及びチタン合
金から一体加工されてカット刃が削り出された振動ホー
ン４Ｃとで構成されており、振動ホーン４Ｃとしては幅
及び形態の異なる複数種のものが超音波振動子４Ｂに対
して交換可能に取り付けられている。
【００１６】上記超音波加工装置４の超音波振動子４Ｂ
及び振動ホーン４Ｃは、振動ホーン４Ｃの先端と定盤１
の平坦上面１ａとのクリアランスｔ１が表皮３の表面３
ａ側に残存させるべき所定の肉厚ｔ（図３参照）に合致
するように振動ホーン４Ｃの先端位置を表皮３の肉厚方
向（矢印ｕ−ｄ方向）に移動可能とされた加工位置調整
機構５に装着されている。この加工位置調整機構５は、
既知あるいは加工時に検出される表皮３の肉厚Ｔを入力
することに伴い振動ホーン４Ｃの先端位置を、定盤平坦
面１ａを基準面（零）として表皮３の肉厚Ｔから残存肉
厚ｔを減算した高さ位置に移動させるためのものであ
り、具体的にはシリンダ等の伸縮装置と必要移動量を演
算し出力する制御部とを組み合わせた周知の機構である
ため、その具体構造の説明及び図示は省略する。
【００１７】また、上記超音波加工装置４及び加工位置
調整機構５は、上記定盤１に対して表皮３のエアバック
部分の裏面３ｂ側に加工すべき線状溝６（図３参照）の
方向（矢印Ｘ方向）に駆動移動自在とされた加工位置移
動機構７に装着されている。この加工位置移動機構７と
しては、例えばベルトコンベアやチェーンコンベア等の
周知のコンベアを用いることが可能であるため、その具
体構造の説明及び図示は省略する。
【００１８】上記超音波加工装置４の加工位置移動方向
Ｘの上手側には、超音波振動を付与する直前の表皮３の
加工部分を予熱する加熱装置として、温風を表皮３の裏
面３ｂに吹き付ける温度コントローラ８ａ付きの温風発
生器８が配設されているとともに、超音波加工装置４の
加工位置移動方向Ｘの下手側には、超音波加工された直
後の表皮３の裏面３ｂ部分に冷却エアを吹き付ける冷却
エア噴出装置９が配設され、かつ、この冷却エア噴出装
置９の直後には表皮３の裏面３ｂに加工された線状溝６
の残存肉厚ｔを表皮裏面３ｂ側から測定し記録する装置
として、例えばレーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ１０
が配設されている。なお、表皮３の加工部分を予熱する
加熱装置としては、温風発生器８に代えて電熱ヒーター
などを用いてもよく、また、残存肉厚ｔの測定記録装置
としては、レーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ１０に代
えて透過型光電センサを用いてもよい。さらに、温風発
生器８、冷却エア噴出装置９及びレーザ変位センサ及び
ＣＣＤカメラ１０は加工位置移動機構７を介して超音波
加工装置４と加工位置移動方向Ｘに一体的に移動するよ
うに構成されている。
【００１９】次に、上記構成の加工装置を用いて自動車
用表皮３のエアバック部分に線状溝６を加工する方法に
ついて説明する。まず、樹脂製表皮３の被加工部分（エ
アバッグ部分）をその表面３ａを下側にして定盤１の平
坦上面１ａ上に載置した上、空洞１ｃ内の空気を真空発
生器２によって吸引し減圧することにより樹脂製表皮３
の被加工部分を小孔１ｂ…を介して吸着させてその表面
３ａが平坦上面１ａに密着するように表皮３を定盤１に
固定保持させる。
【００２０】ついで、被加工表皮３の肉厚Ｔに対応して
超音波加工装置４の超音波振動子４Ｂ及び振動ホーン４
Ｃを位置調整機構５を介して振動ホーン４Ｃの先端と定
盤１の平坦上面１ａとのクリアランスｔ１が表皮３の表
面３ａ側に残存されるべき所定の肉厚ｔに合致するよう
に定盤１の平坦上面１ａを基準面（零）として表皮肉厚
方向（矢印ｕ−ｄ方向）に移動することにより、超音波
加工装置４による加工位置を初期調整する。
【００２１】しかる後、加工位置移動機構７を介して超
音波加工装置４を温風発生器８、冷却エア噴出装置９及
びレーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ１０とともに加工
位置移動方向Ｘに一体的に移動させると、温風発生器８
で発生された温風が表皮３の裏面３ｂに吹き付けられて
超音波加工直前の表皮３の被加工部分が予熱されて軟化
し、この軟化部分に振動ホーン４Ｃを介して超音波振動
が付与されて表面３ａ側に所定の肉厚ｔが残存された線
状溝６を加工することになり、この加工時の応力は分散
されて表皮３の表面３ａ側の意匠面へのダメージが回避
される。
【００２２】また、超音波振動付与による超音波加工に
伴って順次溶融される樹脂部分３ｄは、図３に明示する
ように、加工された線状溝６の両側の表皮裏面３ｂ上に
除去され、この位置で冷却エア噴出装置９から吹き付け
られる冷却エアにより即座に硬化されることになるた
め、溶融樹脂部分３ｄが加工された線状溝６内に入り込
むことがなく、幅の広い溝６を確実に加工することがで
きる。
【００２３】上記のように超音波加工が完了した直後、
レーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ１０により加工後の
線状溝６が表皮３の裏面３ｂ側からスキャニングされる
とともに、その撮影画像の処理により残存肉厚ｔが測定
され記録されることになり、加工製品の品質管理資料と
して有効に活用される。
【００２４】なお、上記実施の形態では、超音波加工装
置４による加工位置を表皮３の肉厚Ｔに対応して初期調
整するだけの場合について説明したが、実際の超音波加
工時における残存肉厚ｔが目標値に対して許容誤差以上
に変動する可能性のある表皮３を加工対象とする場合
は、上記位置調整機構５を作動させて残存肉厚ｔが許容
誤差範囲に入るようなフィードバック方式の調整を行な
うことが望ましく、機械的な調整機構５であるから、そ
のようなフィードバック方式の調整も簡単に実現するこ
とができる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、樹脂製
表皮の裏面側からの線状溝加工手段として、超音波加工
装置による超音波振動を利用することにより、加工予定
線に沿って一回トレースさせるだけで幅広の溝を加工す
ることができるとともに、超音波加工に伴って生じた溶
融樹脂は溝の側方へ除去し冷却エアの吹き付けにより即
座に硬化させて溝内への異物の入り込みをなくすること
ができるので、機械的加工の場合のような線状の加工跡
が表面側に露呈せず、意匠面へのダメージを回避するこ
とができるのはもとより、表皮の肉厚変動に対応する加
工位置の調整も簡単な機械的制御で可能にして表皮表面
側に所定の肉厚が残存し再現可能な一定の破壊抵抗を持
つ線状溝を効率よく加工することができる。しかも、レ
ーザ加工の場合のように、溝加工に伴う煤の発生を抑制
する手段及び発生した煤を吸引除去する手段が一切不要
で、装置全体の設備費の低減及び消費電力の低減により
加工コストの著しい節減を図りつつ、溝加工後の表皮表
面側の残存肉厚を裏面側から容易かつ精度よく測定する
ことを可能とし、ひいては、加工製品の品質管理を適確
に行なうことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動車用表皮のエアバック部分へ
の線状溝加工方法の実施に際して用いられる加工装置全
体の概略構成図である。
【図２】図１の要部の拡大側面図である。
【図３】加工された線状溝及びその周辺状態を説明する
要部の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１ 定盤 １ａ 平坦上面 ３ 自動車用樹脂製表皮 ３ａ 表皮表面（意匠面） ３ｂ 表皮裏面 ４ 超音波加工装置 ４Ｃ 振動ホーン ５ 加工位置調整機構 ６ 線状溝 ７ 加工位置移動機構 ８ 温風発生器（加熱装置の一例） ９ 冷却エア噴出装置 １０ レーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ（残存肉厚測
定記録装置の一例） ｔ 平坦上面と振動ホーン先端とのクリアランス ｔ１ 残存肉厚
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 59/00 - 59/18 B60R 21/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自動車用樹脂製表皮のエアバック部分に
    その表面側に所定の肉厚を残存させる状態で表皮裏面側
    から線状の溝を加工する方法であって、 表皮をその表面が平坦面に密着するように固定保持した
    状態で、 表皮の裏面側に配置した超音波加工装置の振動ホーンを
    その先端と上記平坦面とのクリアランスが表皮表面側の
    所定の残存肉厚に合致するように位置調整した後、 超音波加工装置と表皮固定用平坦面とを加工すべき線状
    溝の方向に相対移動させてエアバック部分の裏面側に超
    音波振動を付与することにより表皮用樹脂を順次溶融除
    去させて線状の溝を加工し、 この線状溝が加工された直後の表皮部分に冷却エアを吹
    き付けて溶融樹脂の冷却硬化を行なう ことを特徴とする
    自動車用表皮のエアバック部分への線状溝加工方法。
  2. 【請求項２】 自動車用樹脂製表皮のエアバック部分に
    その表面側に所定の肉厚を残存させる状態で表皮裏面側
    から線状の溝を加工する装置であって、 表皮をその表面が平坦面に密着するように固定保持する
    定盤と、 表皮の裏面側に配置されて表皮用樹脂に超音波振動を付
    与する超音波加工装置と、 この超音波加工装置の振動ホーンをその先端と上記定盤
    の平坦面とのクリアランスが表皮表面側の所定の残存肉
    厚に合致するように位置調整する加工位置調整機構と、 超音波加工装置と定盤とを加工すべき線状溝の方向に相
    対移動させる加工位置移動機構と、 上記超音波加工装置の移動方向下手側に配置されて超音
    波加工された直後の表皮部分に冷却エアを吹き付ける冷
    却エア噴出装置 とを具備していることを特徴とする自動
    車用表皮のエアバック部分への線状溝加工装置。
  3. 【請求項３】 上記冷却エア噴出装置の移動方向下手側
    には、加工後の線状溝の残存肉厚を測定し記録する装置
    が設けられている請求項２に記載の自動車用表皮のエア
    バック部分への線状溝加工装置。
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