JP4343010B2 - 合成樹脂成形方法およびこれに使用する成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、基体に成形体を接合するための合成樹脂成形方法、およびこれに使用する成形装置に関する。

従来技術として、一対の成形型を所定の位置に置いて、その内部に成形体と同形状のキャビティを形成し、このキャビティの開口を閉塞するように基体を配置するとともに、キャビティ内に合成樹脂材料を射出して成形体を形成しながら、基体に接合させるインジェクション成形による方法があった（例えば、特許文献１参照）。これによれば、キャビティ内に行き渡るように、成形材料を高圧で射出するため、キャビティを閉塞している基体が、成形材料の圧力により外方へ撓んだまま基体と接合してしまうことがあった。また、キャビティが狭く入り組んだ形状の場合、射出後に成形材料がキャビティ内を移動する間に、成形型に触れることにより基体にまで到達した時に、すでに温度が低下し、成形体の基体との接合力が低下するという問題があった。
特開２００２−３５５８４８公報（第６図）

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、成形体の基体との接合力を増大させることのできる合成樹脂成形方法、およびこれに使用する成形装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、双方が所定の位置において対向することにより、成形体形状を呈し、且つ、外部への開口を有するキャビティがその間に形成されるとともに、互いに相対移動することにより、前記キャビティの大きさが変化可能な一対の成形型を、前記所定の位置よりも互いに離れた状態にし、前記キャビティの開口を閉塞するように基体を配置した後、前記キャビティ内に溶融した成形材料を導入して、前記成形型を前記所定の位置になるまで互いに近づけていくことで、前記キャビティを縮小しながら前記成形材料を硬化させて前記成形体を形成するとともに、前記基体に接合させることを特徴とする合成樹脂成形方法とした。

請求項２の発明は、前記基体が前記キャビティの開口を下方より閉塞し、前記成形材料は前記キャビティの上方から導入されることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂成形方法とした。

請求項３の発明は、前記成形型は、前記基体が前記キャビティの開口を閉塞する面に沿って相対移動することを特徴とする請求項１または請求項２記載の合成樹脂成形方法とした。

請求項４の発明は、双方が所定の位置において対向することにより、成形体形状を呈し、且つ、外部への開口を有するキャビティがその間に形成されるとともに、互いに相対移動することにより、前記キャビティの大きさが変化可能な一対の成形型、前記成形型を互いに相対移動させる成形型移動装置、前記キャビティの開口を閉塞するように基体を移動させる基体搬送装置、および前記キャビティ内に成形材料を導入する成形材料導入装置を備え、前記成形型移動装置が、前記成形型を前記所定の位置よりも互いに離れた状態にし、前記基体搬送装置が、前記キャビティの開口を閉塞するように前記基体を移動させた後、前記成形材料導入装置が、前記キャビティ内に溶融した成形材料を導入し、前記成形型移動装置が、前記成形型を前記所定の位置になるまで互いに近づけていくことで、前記キャビティが縮小しながら前記成形材料が硬化して前記成形体を形成するとともに、前記基体に接合されることを特徴とする成形装置とした。

＜請求項１の発明＞
一対の成形型を、所定の位置よりも互いに離れた状態にし、キャビティの開口を閉塞するように基体を配置した後、キャビティ内に溶融した成形材料を導入して、成形型を所定の位置になるまで互いに近づけていくことで、キャビティを縮小しながら成形材料を硬化させて成形体を形成するとともに、基体に接合させる構成としたことにより、成形材料を導入した時に、キャビティが成形体形状よりも大きくて、成形材料がキャビティ内に行き渡りやすく、成形材料を低圧にて導入することが可能となるため、成形体との接合時に基体が撓むことがない。また、成形材料が基体に到達するまでに、キャビティの壁に触れることが少なく、その温度の低下が抑えられ、成形体と基体との接合力を向上できる。

＜請求項２の発明＞
基体がキャビティの開口を下方より閉塞し、成形材料はキャビティの上方から導入される構成としたことにより、キャビティ内に導入された成形材料が落下して、直接に基体上に乗りやすくなり、成形体と基体との接合力をいっそう向上できる。

＜請求項３の発明＞
成形型は、基体がキャビティの開口を閉塞する面と平行に相対移動する構成としたことにより、成形型が成形体の基体への接合部に沿って相対移動するため、接合部がアンダカットとならず、成形後の型抜きが容易にできる。

＜請求項４の発明＞
成形型移動装置が、成形型を所定の位置よりも互いに離れた状態にし、基体搬送装置が、キャビティの開口を閉塞するように基体を移動させた後、成形材料導入装置が、キャビティ内に溶融した成形材料を導入し、成形型移動装置が、成形型を所定の位置になるまで互いに近づけていくことで、キャビティが縮小しながら成形材料が硬化して成形体を形成するとともに、基体に接合される構成としたことにより、成形材料が導入された時に、キャビティが成形体形状よりも大きくて、成形材料がキャビティ内に行き渡りやすく、成形材料を低圧にて導入することが可能となるため、成形体との接合時に基体が撓むことがない。また、成形材料が基体に到達するまでに、キャビティの壁に触れることが少なく、その温度の低下が抑えられ、成形体と基体との接合力を向上できる成形装置とすることができる。

本発明の実施形態を図１乃至図７によって説明する。説明中、図２において右方を移動型４および型ホルダー５の前方とする。本実施形態による成形装置１は、固定型３、移動型４、型ホルダー５、成形材料導入装置１０、成形型移動装置３０、基体搬送装置５０を備えている。固定型３は、支持体２の上端部２ａに形成された収容孔２ｂ内に、下方に垂下するように、溶接、圧入等で固定されている。支持体２は、おおよそ逆Ｌ字状をしており、その下端部２ｃが基体搬送装置５０の上部に固定されるとともに、その側端部２ｄには成形型移動装置３０が取り付けられている。

移動型４は、型ホルダー５に複数の取付ボルト６によって固定されている。移動型４および型ホルダー５は、前方部に型面４ａ、５ａをそれぞれ有し、これが固定型３の型面３ａと対向するように配置され、型面３ａと型面４ａ、５ａとの間には、キャビティ７が形成される（図２示）。固定型３、移動型４、および型ホルダー５により、本発明の一対の成形型を構成する。図２に示されたように、キャビティ７は、固定型３および型ホルダー５の下端部に、後述するトリムボード７２（本発明の基体に該当する）が配置されていない状態において、外部に向いた開口７ａを有している。移動型４は、その上端部が固定型３のキャビティ上面３ｂに当接しながら、固定型３に対して図１において左右方向に相対移動可能に係合している。

また、移動型４に固定された型ホルダー５は、成形型移動装置３０を構成するスライドシャフト３２の前端部に固着されている。スライドシャフト３２は、やはり成形型移動装置３０を構成する移動用アクチュエータ３１（支持体２の側端部２ｄに固定されている）に接続されており、リング状のガイド部材３３を介して、支持体２の側端部２ｄに形成されたスライド孔２ｅ内に、移動可能に挿通されている。移動用アクチュエータ３１は、電動モータによるアクチュエータ、エアシリンダ、油圧シリンダ、電磁ソレノイドアクチュエータ等のあらゆるものが使用可能であり、これによりスライドシャフト３２を左右方向に移動させる。スライドシャフト３２の作動により、移動型４および型ホルダー５が固定型３に対して移動し、キャビティ７の大きさを変化させることができる。図１に示したように、移動型４および型ホルダー５は、キャビティ７の開口７ａを閉塞するトリムボード７２の面と平行に移動する構成とされている。

成形型移動装置３０は、図示しないコントローラによって制御され、コントローラは移動型４および型ホルダー５を前進（図２において右方へと移動）させて、図１および図４に示された位置（本発明の所定の位置に該当する成形位置）まで移動させて、それ以上前方へ移動させることはない。この位置において、コントローラは、例えば、移動用アクチュエータ３１の電動モータに取り付けられたパルスエンコーダにより、その回転位置を検出し、それに基づいて移動用アクチュエータ３１を停止させる。あるいは、固定型３と型ホルダー５との間に配設した、図示しないリミットスイッチが発生する信号に基づいて、移動用アクチュエータ３１を停止させてもよい。成形位置において、キャビティ７の大きさは最小となり、その形状は形成されるブラケット７１（本発明の成形体に該当する）の形状と一致している（図１示）。

一方、移動型４および型ホルダー５が後退して、上述した成形位置よりも固定型３から離れた位置（初期位置）にある状態となった時（図２示）、上述したパルスエンコーダによって検出された移動用アクチュエータ３１の電動モータの回転位置に基づいて、移動用アクチュエータ３１の作動を停止させる、あるいは型ホルダー５に取り付けられた図示しないリミットスイッチが、支持体２の側端部２ｄと当接して停止信号を発信し、これを受信したコントローラが移動用アクチュエータ３１の作動を停止させる。尚、図１に示されたように、キャビティ７は、その中に導入された成形材料ＭＺが移動する方向と一致するように、上下方向に延びるように形成されている。

基体搬送装置５０は上述したコントローラにより制御され、支持体２の下端部２ｃが固定された箱体５１と、この上に取り付けられた台座５２を有している。箱体５１内には移動用アクチュエータ３１と同様の搬送用アクチュエータ５３が収容され、この搬送用アクチュエータ５３からは作動シャフト５４が上方に向けて延びており、その上端部には押圧部５５が固着されている。押圧部５５の上端面には、合成ゴムあるいは合成樹脂材料にて平板状に形成された撓み可能なクッション部５６が、接着剤等にて固定されている。

押圧部５５は、その最下位置において、台座５２に形成された凹部５２ａ内に収容される。一方、押圧部５５は、搬送用アクチュエータ５３の働きにより作動シャフト５４を介して上昇し、クッション部５６を介して後述するトリムボード７２を持ち上げ、固定型３および型ホルダー５の下端部に当接させて、開口７ａを閉塞した状態で最上位置となる。搬送用アクチュエータ５３は、その最下位置および最上位置において、移動用アクチュエータ３１と同様に、搬送用アクチュエータ５３の図示しない電動モータの回転位置を検知して、あるいはリミットスイッチ等を使用して停止させられる。また、支持体２の柱部２ｆには、後述するように、トリムボード７２を左右方向に搬送する際に、その位置決めのために使用される基体ガイド８が取り付けられている。

成形材料導入装置１０はコントローラによって制御され、支持体２の上方に配置され、その下端部は固定型３の上端部に挿入されている。成形材料導入装置１０は、内部に導入シリンダ１２を有したシリンダボデー１１を備えており、導入シリンダ１２内には導入用アクチュエータ１３の押圧プランジャ１４が嵌合している。導入用アクチュエータ１３は、移動用アクチュエータ３１と同様のもので、これが作動することにより、押圧プランジャ１４を上下方向に移動させる。また、押圧プランジャ１４の最上位置および最下位置においては、移動用アクチュエータ３１と同様に、リミットスイッチ等を使用して導入用アクチュエータ１３が停止させられる。導入シリンダ１２には、ポリプロピレン等の合成樹脂による成形材料ＭＺを貯蔵したホッパ１５が連通しており、常時、成形材料ＭＺを供給可能にしている。

シリンダボデー１１の下端部には、加熱ボデー１６が接続されており、その内部には溶融通路１７が形成されている。加熱ボデー１６の周囲には複数の電熱ヒータ１９が取り付けられ、溶融通路１７内の成形材料ＭＺが加熱されて溶融している。加熱ボデー１６の下端部は固定型３の上端部に挿入されており、溶融通路１７の先端部に形成されたノズル１８から、溶融された成形材料ＭＺがキャビティ７内に注入可能とされている。

図７において、本実施形態による成形装置１によって形成される成形品の一例として、車輌の内装品であるドアトリム７０を示している。ドアトリム７０は、トリムボード７２に、上述したキャビティ７内で成形されるブラケット７１を接合することにより形成される。トリムボード７２は、ポリプロピレン等の合成樹脂材料、またはポリプロピレンにケナフ等の靭皮植物繊維を混合させた材料にて形成された基材７３上に、合成皮革、天然皮革、繊維等にて形成された表皮７４を被覆することにより構成されている。

図７に示すように、トリムボード７２に接合されたブラケット７１は、外周面が傾斜した筒体を半割りしたような形状をしており、その底面（トリムボード７２側の面）７１ａが平坦面とされて、これが基材７３の表面に溶着することによってトリムボード７２に接合されている。また、ブラケット７１の先端部には立壁７１ｂが設けられ、その中央部には半円形の切欠部７１ｃが形成されている。ブラケット７１の切欠部７１ｃを、車輌の図示しないインナパネルの係止部に係合させることにより、ドアトリム７０はインナパネルに取り付けられる。

次に、成形装置１を使用したブラケット７１の、トリムボード７２への接合方法について説明する。最初に、図２に示したように、成形型移動装置３０の移動用アクチュエータ３１を作動させて、移動型４および型ホルダー５を後退（図１において左方へ移動）させ、初期位置にある状態にしておく。当然のことながら、この時、キャビティ７の形状は、ブラケット７１の形状よりもはるかに大きい状態にある。

一方、トリムボード７２を、図示しないコンベアーまたはロボット等により、その先端部が基体ガイド８に当接するまで、図２において右方へと運搬する。この状態において、トリムボード７２は押圧部５５の真上に位置しているため、基体搬送装置５０の搬送用アクチュエータ５３を作動させることにより、押圧部５５を上昇させて、トリムボード７２をクッション部５６上に載置させる。その後、押圧部５５の上昇を継続することにより、トリムボード７２が固定型３および型ホルダー５の下端部に当接し、開口７ａを下方より塞ぐ（図３示）。この時、トリムボード７２はクッション部５６と固定型３とにより挟圧されるが、クッション部５６が撓み可能であるため、トリムボード７２に損傷等が発生することはない。

次に、成形材料導入装置１０の導入用アクチュエータ１３を作動させて押圧プランジャ１４を下降させ、溶融通路１７内の溶融した成形材料ＭＺを下方に向けて押圧して、ノズル１８によって上方からキャビティ７内に導入する。成形材料ＭＺが導入される時、キャビティ７がかなり大きい状態にあるため、成形材料ＭＺのまわりがよく、ノズル１８からの成形材料ＭＺの導入圧力は、従来のインジェクション成形において、成形材料が射出される圧力よりはるかに低く設定されている。また、注入した成形材料ＭＺは、キャビティ７の壁に触れることがなく、その温度が低下する前に、トリムボード７２の基材７３上に直接落下することができる。

その後、溶融した成形材料ＭＺの温度が低下する前に、移動用アクチュエータ３１を作動させて、移動型４および型ホルダー５を前進（図３において右方に移動）させ、キャビティ７の形状が、ブラケット７１の形状と一致する成形位置まで移動させる（図４示）。移動型４および型ホルダー５が移動して、固定型３に近づくことにより、キャビティ７は徐々に縮小されて、キャビティ７内の成形材料ＭＺは圧縮される。圧縮された成形材料ＭＺは、キャビティ７内に行き渡りながら、その壁に触れることにより温度が低下して硬化が進行し、キャビティ７内にブラケット７１が成形される。

また、ノズル１８から注入された成形材料ＭＺが、その上に乗ることにより、トリムボード７２の基材７３が融解して成形材料ＭＺと互いに溶融しあうことで、成形材料ＭＺの硬化後、ブラケット７１の底面７１ａがトリムボード７２に強固に接合される。（図５示）。移動型４および型ホルダー５を前進させた時、成形材料ＭＺが圧縮されて圧力が上昇するが、従来のようなインジェクション成形における射出圧力までは上昇しないため、キャビティ７の開口７ａを閉塞しているトリムボード７２を撓ませることはない。

成形材料ＭＺが硬化するだけの時間の経過後、成形型移動装置３０は、移動型４および型ホルダー５を後退させ、上述した初期位置よりも、固定型３から更に離れた位置（払出位置）まで移動させる。移動型４および型ホルダー５の後退の途中、コントローラは初期位置において、上述したパルスエンコーダあるいは型ホルダー５に取り付けられたリミットスイッチからの信号を無視して、移動型４および型ホルダー５を更に後退させ、別の部位に取り付けられたリミットスイッチからの停止信号等により、移動型４および型ホルダー５を払出位置にて停止させる。その後、基体搬送装置５０により押圧部５５を下降させ、トリムボード７２と接合されたブラケット７１を、固定型３から下方に取り出す（図６示）。これ以降は、成形型移動装置３０により、再び移動型４および型ホルダー５を前進させて初期位置へと移動させ、上述した工程を繰り返していく。

本実施形態によれば、固定型３と移動型４および型ホルダー５を互いに離れた状態にし、キャビティ７の開口７ａを閉塞するようにトリムボード７２を配置した後、キャビティ７内に溶融した成形材料ＭＺを導入して、固定型３と移動型４および型ホルダー５を所定の位置になるまで互いに近づけていくことで、キャビティ７を縮小しながら成形材料ＭＺを硬化させてブラケット７１を形成するとともに、トリムボード７２に接合させる構成としたことにより、成形材料ＭＺを導入した時に、キャビティ７がブラケット７１の形状よりも大きく、成形材料ＭＺがキャビティ７内に行き渡りやすく、成形材料ＭＺを低圧にて導入することが可能となるため、ブラケット７１との接合時にトリムボード７２が撓み変形することがない。

また、その注入時に、キャビティ７が大きいため、成形材料ＭＺが短時間でキャビティ７内に行き渡りやすいことにより、その温度の低下が抑えられ、ブラケット７１とトリムボード７２との接合力を向上できる。また、成形材料ＭＺを注入した時に、キャビティ７が大きいことにより、注入した成形材料ＭＺが、キャビティ７の壁に触れることがなく、トリムボード７２の基材７３上に直接到達するため、成形材料ＭＺの温度低下が抑えられ、ブラケット７１とトリムボード７２との接合性を更に向上できる。

また、トリムボード７２がキャビティ７の開口７ａを下方より閉塞し、成形材料ＭＺはキャビティ７の上方から導入される構成としたことにより、キャビティ７内に導入された成形材料ＭＺが、その温度が低下する前に、直接にトリムボード７２上に乗りやすくなり、余計な加熱工程を設けることなく、ブラケット７１とトリムボード７２との接合力をいっそう向上できる。更に、移動型４および型ホルダー５は、キャビティ７の開口７ａを閉塞するトリムボード７２の面と平行に移動する構成としたことにより、トリムボード７２に接合されるブラケット７１の底面７１ａに沿って、移動型４および型ホルダー５が移動することになり、底面７１ａがアンダカットとならず、成形後の型抜きが容易にできる。また、キャビティ７は、導入された成形材料ＭＺがキャビティ７内を移動する方向と一致するように、上下方向に延びて形成されているため、ブラケット７１の成形性も向上できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上述の記載および図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、以下の記載のもの以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）成形時に、成形材料導入装置と接続された側の成形型を移動させるようにしてもよいし、あるいは対向した双方の成形型を移動させるようにしてもよい。
（２）本発明は車輌のドアトリムに限らず、合成樹脂材料によるあらゆる接合品に適用可能である。
（３）成形材料は、ポリプロピレンに限られず、あらゆる種類の合成樹脂材料が適用可能である。

本実施形態による成形装置の全体図である。 図１に示した成形装置において、基体搬送装置によりトリムボードを上昇させているところを示す要部拡大図である。 キャビティ内に成形材料が注入されたところを示す要部拡大図である。 移動型および型ホルダー５を前進させ、キャビティを縮小したところを示す要部拡大図である。 成形材料をキャビティ内で硬化させたところを示す要部拡大図である。 ブラケットを固定型から取り出したところを示す要部拡大図である。 ブラケットが接合されたトリムボードを示す斜視図である。

符号の説明

１…成形装置
３…固定型
４…移動型
５…型ホルダー
７…キャビティ
７ａ…開口
１０…成形材料導入装置
３０…成形型移動装置
５０…基体搬送装置
７０…ドアトリム
７１…ブラケット
７２…トリムボード
ＭＺ…成形材料

Claims (4)

1. 双方が所定の位置において対向することにより、成形体形状を呈し、且つ、外部への開口を有するキャビティがその間に形成されるとともに、互いに相対移動することにより、前記キャビティの大きさが変化可能な一対の成形型を、前記所定の位置よりも互いに離れた状態にし、前記キャビティの開口を閉塞するように基体を配置した後、前記キャビティ内に溶融した成形材料を導入して、前記成形型を前記所定の位置になるまで互いに近づけていくことで、前記キャビティを縮小しながら前記成形材料を硬化させて前記成形体を形成するとともに、前記基体に接合させることを特徴とする合成樹脂成形方法。
2. 前記基体が前記キャビティの開口を下方より閉塞し、前記成形材料は前記キャビティの上方から導入されることを特徴とする請求項１記載の合成樹脂成形方法。
3. 前記成形型は、前記基体が前記キャビティの開口を閉塞する面に沿って相対移動することを特徴とする請求項１または請求項２記載の合成樹脂成形方法。
4. 双方が所定の位置において対向することにより、成形体形状を呈し、且つ、外部への開口を有するキャビティがその間に形成されるとともに、互いに相対移動することにより、前記キャビティの大きさが変化可能な一対の成形型、
   前記成形型を互いに相対移動させる成形型移動装置、
   前記キャビティの開口を閉塞するように基体を移動させる基体搬送装置、および
   前記キャビティ内に成形材料を導入する成形材料導入装置を備え、
   前記成形型移動装置が、前記成形型を前記所定の位置よりも互いに離れた状態にし、前記基体搬送装置が、前記キャビティの開口を閉塞するように前記基体を移動させた後、前記成形材料導入装置が、前記キャビティ内に溶融した成形材料を導入し、前記成形型移動装置が、前記成形型を前記所定の位置になるまで互いに近づけていくことで、前記キャビティが縮小しながら前記成形材料が硬化して前記成形体を形成するとともに、前記基体に接合されることを特徴とする成形装置。

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