JP4168921B2

JP4168921B2 - 車両用リフレックスリフレクタの製造方法及び車両用リフレックスリフレクタの成形金型

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Publication number: JP4168921B2
Application number: JP2003415641A
Authority: JP
Inventors: 裕司則竹
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: JP2005169947A

Description

本発明は、光の反射面となる凹凸形状を含む車両用リフレックスリフレクタの製造方法及び車両用リフレックスリフレクタの成形金型に関する。

リフレックスリフレクタは、光の反射面となる多数の凹凸形状を表面に有する無色あるいは着色した透明樹脂からなる光学部品である。例えば自動車の照明用ランプの一部として、あるいは自動車やバイク、自転車等の後尾反射装置等に用いられる。かかる車両用リフレックスリフレクタは、多数の凹凸形状を反転した形状を有する金型を用い、一般的な射出成形技術により製造することができる。

しかし、車両用リフレックスリフレクタは、車両の照明性能や、外部光に対する反射性能に関係するので、評価が必要なことが多く、したがって凹凸形状の表面で光が全反射するように鏡面にすることが要求される。そのために射出成形技術は一般的なものを用いることができるとしても、成形金型には凹凸形状の表面を鏡面とするための特別な配慮が必要となる。成形金型製作に一般的に用いられるＮＣ加工では光を全反射させるような鏡面加工が困難である。そこで先端を鏡面加工した小さな矢型ピンを多数用意し、これを組み合わせて鏡面凹凸形状を合成し、これをメッキ母型として電鋳を行う。そして得られた電鋳品をメッキ母型から分離し、これを入れ子として成形金型に組み込むことが行われる。

電鋳品を入れ子として成形金型に用いるには、量産射出成形に対する耐久性のために、電鋳品は十分な厚さが必要である。例えば、約１０ｍｍ以上の厚さが好ましい。このように矢型ピンの鏡面加工や、分厚い電鋳加工のために、成形金型を作り上げ、車両用リフレックスリフレクタの初品を得るには多大の工数を要している。そのために、車両用リフレックスリフレクタの開発日程が延び、ひいては車両用リフレックスリフレクタを含む車両用ランプの評価日程や、車両全体の評価日程等の遅延につながる恐れがある。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、車両用リフレックスリフレクタの短期開発を可能とする車両用リフレックスリフレクタの製造方法及び車両用リフレックスリフレクタの成形金型を提供することである。

本発明に係る車両用リフレックスリフレクタの製造方法は、光の反射面となる凹凸形状を含む車両用リフレックスリフレクタを、凹凸反転形状を有する入れ子を配置した成形金型を用いて製造する車両用リフレックスリフレクタの製造方法において、凹凸反転形状の一部の形状をそれぞれ先端に有する複数の矢型ピンであって、これらを複数組み合わせることで凹凸反転形状を形成する複数の反転形状矢型ピンを製作する反転矢型ピン製作工程と、複数の反転形状矢型ピンを組み合わせて配置し、凹凸反転形状を有するつなぎ生産用入れ子を製作するつなぎ生産用入れ子製作工程と、つなぎ生産用入れ子の凹凸反転形状を成形側に向けて成形金型に配置し、樹脂成形によりリフレックスリクレクタのつなぎ生産を行うつなぎ生産工程と、つなぎ生産工程が終了した後、成形金型からつなぎ生産用入れ子を外して待機する待機工程と、凹凸形状の一部の形状をそれぞれ先端に有する複数の矢型ピンであって、これらを複数組み合わせることで凹凸形状を形成する複数の正転形状矢型ピンを製作する正転矢型ピン製作工程と、複数の正転形状矢型ピンを組み合わせて配置し、凹凸形状を有するメッキ用ジグを製作するメッキ用ジグ製作工程と、メッキ用ジグの凹凸形状の上に金属メッキを行い、金属メッキ層をメッキ用ジグから分離し、成形金型に取付ける入れ子取付領域をつなぎ用入れ子の入れ子取付領域と同じとして、凹凸反転形状を有する量産用入れ子を製作する量産用入れ子製作工程と、量産用入れ子の凹凸反転形状を成形側に向けて配置した成形金型を用い、樹脂成形によりリフレックスリクレクタの量産を行う量産工程と、を備え、反転矢型ピン製作工程とつなぎ生産用入れ子製作工程とつなぎ生産工程とを含むつなぎ生産のための各工程に平行して、正転矢型ピン製作工程とメッキ用ジグ製作工程と量産用入れ子製作工程とを行い、待機工程のあとで、つなぎ生産用入れ子が外された成形金型に量産用入れ子を入れ替えて配置し量産工程を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る車両用リフレックスリフレクタの製造方法において、反転矢型ピン製作工程は、鏡面加工によって、反転矢型ピンを製作し、正転矢型ピン製作工程は、鏡面加工によって、正転矢型ピンを製作することが好ましい。

また、本発明に係る車両用リフレックスリフレクタの成形金型は、光を反射する凹凸形状を有する車両用リフレックスリフレクタの成形金型であって、成形側に向けて凹凸反転形状を有する入れ子と、入れ子を収納する入れ子配置部を有する入れ子側金型と、入れ子側金型と組み合わされる合わせ側金型と、を備え、入れ子は、入れ子配置部に対して同じ形状を有する２種類の入れ子であって、凹凸形状を反転した凹凸反転形状の一部の形状をそれぞれ先端に有する複数の矢型ピンを複数組み合わせて凹凸反転形状を形成するつなぎ生産用入れ子と、つなぎ生産用入れ子の凹凸反転形状と同じ凹凸反転形状を有する金属メッキ層が配置される量産用入れ子と、を含み、つなぎ生産のときはつなぎ生産用入れ子を入れ子側金型に配置し、量産のときはつなぎ生産用入れ子を外して量産用入れ子を入れ替えて入れ子側金型に配置することができることを特徴とする。

上記構成の少なくとも１つにより、車両用リフレックスリフレクタの製造方法は、量産工程のための量産用入れ子を製作する工程とともに、つなぎ生産のためのつなぎ生産用入れ子を製作する工程を備える。そして、量産用入れ子のためには複数の正転形状矢型ピンを製作しこれを組み合わせてメッキ用ジグを製作してメッキし凹凸反転形状の入れ子を得るが、つなぎ生産用入れ子のためには複数の反転形状矢型ピンを製作し、これを組み合わせてそのまま入れ子とする。したがって、分厚いメッキ層の電鋳入れ子を製作するに要する多大の日程を省略して鏡面凹凸形状を有する初品を得ることができ、車両用リフレックスリフレクタの短期開発が可能となる。

そして、このようにして得られたつなぎ生産による車両用リフレックスリフレクタを用いることで、車両用ランプの評価日程や車両の評価日程を早めることができる。その後、量産用入れ子による成形金型が完成して車両用リフレックスリフレクタの量産品が得られれば、すでに評価がほぼ終わっている車両用ランプや車両について車両用リフレックスリフレクタを初品のものから量産品のものに交換し、その交換に伴う限定的な評価を追加し、全体としての評価を完結させることができる。したがって、車両用リフレックスリフレクタの短期開発に伴って、車両用ランプの評価日程や車両の評価日程等を早めることができる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、入れ子を配置する成形金型においてつなぎ生産用入れ子を用いてつなぎ生産を行った後、入れ子部分を量産用入れ子に入れ替える。このことで、入れ子部分を除く成形金型をつなぎ生産と量産において共通化が図れ、金型製作における全体日程を短縮できるとともに、全体のコストを低減できる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、車両用リフレックスリフレクタの成形金型は、複数の反転形状矢型ピンを製作し、これを組み合わせてそのまま入れ子とする。したがって、従来技術のように電鋳加工工程を経ないので、鏡面の凹凸形状を有する車両用リフレックスリフレクタを成形できる成形金型を短期間で得ることができる。

上記のように、本発明に係る車両用リフレックスリフレクタの製造方法及び車両用リフレックスリフレクタの成形金型によれば、車両用リフレックスリフレクタの短期開発が可能となる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下においては、リフレックスリフレクタを自動車のランプの一部を構成するものとして説明するが、リフレックスリフレクタそのもので独立した製品としてもよく、また、自動車用に限らず、バイク、自転車その他の車両用に用いられるものでもよい。また、以下の説明に用いる寸法、材質等は一例であり、これ以外の寸法、材質であっても車両用リフレックスリフレクタの製造に用いられるものであればよい。

図１は、車両用リフレックスリフレクタ１０の表面における凹凸形状１２の繰り返しの様子を説明するためのモデル図である。車両用リフレックスリフレクタ１０は、全体が無色あるいは赤色や橙色等に着色された透明の樹脂からなり、その表面に光の反射面となる多数の凹凸形状１２を有する。樹脂として、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂等を用いることができる。凹凸形状は効率よく光を全反射するために様々なものが考案されているが、図１においては、六角柱１４の平坦な表面のほぼ中央部に矩形の凹部が設けられている。この凹部は六角錐の先端を押し当てて形成したような形状をなしている。このような六角錐くぼみを有する凹凸形状１２が表面に多数配列されて車両用リフレックスリフレクタ１０が構成される。なお、図１はモデル図であって、凹凸形状の繰り返しの単位となる六角柱１４の境界線は、実際の車両用リフレックスリフレクタ１０には現れてこない。

図２は、車両用リフレックスリフレクタ１０の凹凸形状の繰り返し単位である六角柱１４を抜き出し、その軸方向に沿った断面図を示したものである。六角柱１４の大きさは例えば、一辺が約１−２ｃｍの六角形のものとすることができる。この六角柱１４の表面に設けられる凹凸形状１２は、上記のように六角錐くぼみであるが、光１６が入射するとき、その入射角と材質の屈折率を考慮し、その表面で全反射が効率よく起こるような頂角に設定される。

このように、車両用リフレックスリフレクタは、透明な樹脂の表面に多数の凹凸形状を配置して構成されるものなので、凹凸反転形状を有する金型を用いて射出成形技術により製造することができる。次に、車両用リフレックスリフレクタを短期開発できる製造方法について説明する。

図３は、車両用リフレックスリフレクタの製造方法の手順を示す図である。ここでは、車両用リフレックスリフレクタの断面形状を模式的に三角形の凹形状の繰り返しとして示してある。図３（ａ）から（ｄ）までは、つなぎ生産における各手順を示し、図３（ｅ）と、（ｆ）から（ｋ）までは量産における各手順を示す。

図３（ａ）は、先端断面形状が三角形の凸となる矢型ピン２０を製作する工程である。ここで車両用リフレックスリフレクタの光の反射面は三角形の凹形状としたので、この矢型ピンは、凹凸反転形状を先端に有する矢型ピンと呼ぶことができる。かかる矢型ピン２０は、鏡面加工しやすい材質を選び、あらかじめ車両用リフレックスリフレクタの凹凸繰り返し単位の柱状にあわせた寸法に揃え、その先端を所定の三角形断面となるように鏡面加工を施すことで得ることができる。材質としては、例えばアルミニウム、快削黄銅等を用いることができる。鏡面加工としては、研削加工とバフ加工等の組み合わせを用いることができる。

図３（ｂ）は、凹凸反転形状を有する矢型ピン２０を多数配列してつなぎ生産用入れ子２２を製作する工程である。多数の矢型ピン２０の配列は、その先端を組み合わせたときに、車両用リフレックスリフレクタの凹凸形状の反転形状を形成するように行う。配列された多数の矢型ピン２０は、入れ子台２４に適当な接着材等を用いて固定される。

図３（ｃ）は、つなぎ生産用入れ子２２を配置した成形金型３０を用いて、射出成形技術により車両用リフレックスリフレクタを製作するつなぎ生産工程である。成形金型３０は、つなぎ生産用入れ子２２を収納する入れ子配置部を有する入れ子側金型３２と、入れ子側金型３２と組み合わされる合わせ側金型３４を含み、この入れ子配置部に適当な接着材を用いてつなぎ生産用入れ子２２が固定して配置される。つなぎ生産用入れ子２２が配置された成形金型３０には、キャビティ３６が形成され、ここに図示されていない成形樹脂供給部から成形樹脂が注入され、射出成形が行われる。なお、つなぎ生産用入れ子２２は、鏡面に加工しやすい材質の矢型ピン２０により構成されるので、熱処理等の耐久性処理を行うことが困難なことがある。また、材質によっては錆止材や離型材等の使用が制限されることがある。したがって、矢型ピンを用いた入れ子を用いての車両用リフレックスリフレクタの生産数量には限度があり、つなぎ生産の語は、その意味で用いている。

図３（ｄ）は、つなぎ生産により得られた車両用リフレックスリフレクタ１００を示す図である。つなぎ生産用入れ子２２は、鏡面の凹凸反転形状を有しているので、これを用いて射出成形を行うことで、鏡面の所定の凹凸形状を有する車両用リフレックスリフレクタ１００を得ることができる。

図３（ｅ）は、つなぎ生産工程が終了したのち、つなぎ生産用入れ子を外した状態の成形金型の様子を示す図である。この状態で、後述する量産用入れ子が出来上がるまで待機する。なお、図３（ｅ）では車両用リフレックスリフレクタの成形部分のみを示しているが、例えば車両用ランプの成形金型を用いるものとすれば、図示されていない部分に、リフレックスリフレクタ以外の部品の入れ子が配置される。そして、これら複数の入れ子が配置された成形金型を用いて、複数の要素からなる車両用ランプを１度の射出成形で得ることができる。もちろん、成形金型を車両用リフレックスリフレクタ専用のものとして構成してもよい。

図３（ｆ）は、量産用入れ子のために用いる矢型ピン４０を製作する工程である。量産用入れ子は、メッキ工程による形状反転が加わるので、その出発点となる矢型ピン４０の先端断面形状は車両用リフレックスリフレクタにおける光の反射面の形状と同じ三角形の凹形状である。したがって、この矢型ピン４０を、凹凸正転形状を先端に有する矢型ピンと呼ぶことができる。かかる矢型ピン４０は、つなぎ生産用の矢型ピン２０と先端形状が異なるのみで、同じ材質、同じ加工法により得ることができる。また、車両用リフレックスリフレクタは表面に複数のくぼみを形成すればよいので、矢型ピンの先端形状を決める凹凸形状の繰り返し単位を半ピッチずらして、先端が凹形状の矢型ピンに代えて先端が凸となる矢型ピンを用いることとしてもよい。

図３（ｇ）は、凹凸正転形状を有する矢型ピン４０を多数配列してメッキ用ジグ４２を製作する工程である。多数の矢型ピン４０の配列は、その先端を組み合わせたときに、車両用リフレックスリフレクタの凹凸形状の正転形状を形成するように行う。配列された多数の矢型ピン４０は、ジグ台４３に適当な接着材等を用いて固定される。

図３（ｈ）は、メッキ用ジグ４２を用いて、金属メッキを行うメッキ工程である。金属メッキを行う領域は、入れ子台２４の入れ子取付領域に対応する大きさとすることが好ましい。メッキを行う領域を定めるには、例えばレジストマスクをメッキ用ジグの表面に配置すること行うことができる。メッキの材質及びメッキ厚さは、量産射出成形の負荷に耐えられる耐久性を考慮して選択される。例えば、厚さ約１０−１５ｍｍの電解ニッケルメッキ等を用いることができる。図３（ｈ）には、メッキ用ジグ４２の矢型ピン配置領域の部分に分厚いメッキ層４４が形成される様子が示される。このように矢型ピンの先端形状を母型としてその反転形状を写し取った分厚いメッキ層を得る工程は、一般に電鋳工程と呼ばれるもので、その詳細には一般的な電鋳技術を適用することができる。

次に凹凸正転形状を有するメッキ用ジグ４２の表面に形成されたメッキ層４４をメッキ用ジグ４２から分離する。こうして凹凸反転形状を有するメッキ層が得られるので、これに適当な熱処理等を施し、耐久性を向上させる。図３（ｉ）は、耐久性処理等を行ったメッキ層４４を用いて量産用入れ子４６を製作する工程である。メッキ層４４は、入れ子台４８に適当な接着材等を用いて固定される。入れ子台４８は、つなぎ生産用入れ子２２に用いた入れ子台２４と外形を同じにするものを用いる。入れ子取付領域も共通にするとさらに便利である。

図３（ｊ）は、量産用入れ子４６を配置した成形金型５０を用いて、射出成形技術により車両用リフレックスリフレクタを製作する量産工程である。量産用入れ子４６は、上記のように凹凸反転形状を有し、量産に耐える耐久性を備え、また必要な錆止材や離型材等を塗布でき、量産性に優れている入れ子である。成形金型５０は、図３（ｅ）で説明したつなぎ生産用入れ子を外した状態の成形金型に量産用入れ子４６を配置して得られる。すなわち、入れ子部分を除き、成形金型は同じものを用い、入れ子側金型３２の入れ子配置部において、つなぎ生産用入れ子２２を外し、代わって量産用入れ子４６を入れ替えることで量産用の成形金型５０を得ることができる。図３（ｋ）は、量産により得られた車両用リフレックスリフレクタ１１０を示す図である。

次に、上記の車両用リフレックスリフレクタの製造方法の日程的な効果について図４を用いて説明する。図４は、横軸に時間をとり、図３で示した各工程の進行状況を示したものである。車両用リフレックスリフレクタの構造の相違により、時間の経過が異なるので、図４においては時間の経過についてｔを１単位として示した。例えば、１ｔを１週間とすれば、９ｔは９週間を意味する。また、各工程の進行状況は、図３で説明した各工程を示す（ａ）から（ｋ）の符号で示した。

図４の上段は、量産用入れ子４６に関する各工程の流れを示し、下段は、つなぎ生産用入れ子２２に関する各工程の流れを示す。これからわかるように、量産用入れ子４６が出来上がるには、６ｔ−７ｔの時間を要し、これを用いて車両用リフレックスリフレクタを得るには９ｔの時間を要する。これに対し、つなぎ生産用入れ子２２が出来上がるには僅かｔ−２ｔしか要せず、これを用いることで４ｔの時間で車両用リフレックスリフレクタ１００の初品を得ることができる。

したがって、このようにして得られたつなぎ生産による車両用リフレックスリフレクタを用いることで、車両用ランプの評価日程や車両の評価日程を早めることができる。そして、量産用入れ子が完成すれば、成形金型からつなぎ用入れ子を外し、量産用入れ子に入れ替えることで、車両用リフレックスリフレクタの量産品を得ることができる。そこで、すでに評価がほぼ終わっている車両用ランプや車両について車両用リフレックスリフレクタを初品のものから量産品のものに交換し、その交換に伴う限定的な評価を追加し、全体としての評価を完結させることができる。このようにして、車両用リフレックスリフレクタの短期開発に伴って、車両用ランプの評価日程や車両の評価日程等を大幅に早めることができる。

上記の説明で成形金型は、入れ子部分を除いてつなぎ生産と量産において共用するものとしたが、つなぎ生産用の成形金型と量産用の成形金型を別々のものとしてもよい。例えばつなぎ生産が極めて少量で、量産が極めて大量の場合等においては、つなぎ生産用の成形金型を１個取りとし、量産用の成形金型を多数個取りとしてもよい。

車両用リフレックスリフレクタの表面における凹凸形状の繰り返しの様子を示す図である。車両用リフレックスリフレクタの凹凸形状の繰り返し単位である六角錐の断面図である。本発明に係る実施の形態における車両用リフレックスリフレクタの製造方法の手順を示す図である。本発明に係る実施の形態において、車両用リフレックスリフレクタの製造各工程の進行状況を示す図である。

符号の説明

１０，１００，１１０車両用リフレックスリフレクタ、１２凹凸形状、１４六角柱、１６光、２０，４０矢型ピン、２２つなぎ生産用入れ子、２４，４８入れ子台、３０，５０成形金型、３２入れ子側金型、３４合わせ側金型、３６キャビティ、４２メッキ用ジグ、４３ジグ台、４４メッキ層、４６量産用入れ子。

Claims

光の反射面となる凹凸形状を含む車両用リフレックスリフレクタを、凹凸反転形状を有する入れ子を配置した成形金型を用いて製造する車両用リフレックスリフレクタの製造方法において、
凹凸反転形状の一部の形状をそれぞれ先端に有する複数の矢型ピンであって、これらを複数組み合わせることで凹凸反転形状を形成する複数の反転形状矢型ピンを製作する反転矢型ピン製作工程と、
複数の反転形状矢型ピンを組み合わせて配置し、凹凸反転形状を有するつなぎ生産用入れ子を製作するつなぎ生産用入れ子製作工程と、
つなぎ生産用入れ子の凹凸反転形状を成形側に向けて成形金型に配置し、樹脂成形によりリフレックスリクレクタのつなぎ生産を行うつなぎ生産工程と、
つなぎ生産工程が終了した後、成形金型からつなぎ生産用入れ子を外して待機する待機工程と、
凹凸形状の一部の形状をそれぞれ先端に有する複数の矢型ピンであって、これらを複数組み合わせることで凹凸形状を形成する複数の正転形状矢型ピンを製作する正転矢型ピン製作工程と、
複数の正転形状矢型ピンを組み合わせて配置し、凹凸形状を有するメッキ用ジグを製作するメッキ用ジグ製作工程と、
メッキ用ジグの凹凸形状の上に金属メッキを行い、金属メッキ層をメッキ用ジグから分離し、成形金型に取付ける入れ子取付領域をつなぎ用入れ子の入れ子取付領域と同じとして、凹凸反転形状を有する量産用入れ子を製作する量産用入れ子製作工程と、
量産用入れ子の凹凸反転形状を成形側に向けて配置した成形金型を用い、樹脂成形によりリフレックスリクレクタの量産を行う量産工程と、
を備え、
反転矢型ピン製作工程とつなぎ生産用入れ子製作工程とつなぎ生産工程とを含むつなぎ生産のための各工程に平行して、正転矢型ピン製作工程とメッキ用ジグ製作工程と量産用入れ子製作工程とを行い、待機工程のあとで、つなぎ生産用入れ子が外された成形金型に量産用入れ子を入れ替えて配置し量産工程を行うことを特徴とする車両用リフレックスリフレクタの製造方法。
請求項１に記載の車両用リフレックスリフレクタの製造方法において、
反転矢型ピン製作工程は、鏡面加工によって、反転矢型ピンを製作し、
正転矢型ピン製作工程は、鏡面加工によって、正転矢型ピンを製作することを特徴とする車両用リフレックスリフレクタの製造方法。
光を反射する凹凸形状を有する車両用リフレックスリフレクタの成形金型であって、
成形側に向けて凹凸反転形状を有する入れ子と、
入れ子を収納する入れ子配置部を有する入れ子側金型と、
入れ子側金型と組み合わされる合わせ側金型と、
を備え、
入れ子は、入れ子配置部に対して同じ形状を有する２種類の入れ子であって、
凹凸形状を反転した凹凸反転形状の一部の形状をそれぞれ先端に有する複数の矢型ピンを複数組み合わせて凹凸反転形状を形成するつなぎ生産用入れ子と、
つなぎ生産用入れ子の凹凸反転形状と同じ凹凸反転形状を有する金属メッキ層が配置される量産用入れ子と、
を含み、つなぎ生産のときはつなぎ生産用入れ子を入れ子側金型に配置し、量産のときはつなぎ生産用入れ子を外して量産用入れ子を入れ替えて入れ子側金型に配置することができることを特徴とする車両用リフレックスリフレクタの成形金型。