JP4547085B2

JP4547085B2 - エアバッグ展開用弱化線部の加工方法

Info

Publication number: JP4547085B2
Application number: JP2000365495A
Authority: JP
Inventors: 徳二奥村; 一城若林; 秀史竹熊; 光隆伊賀上; 一雄磯貝
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP2002172474A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、裏側にエアバッグを装着するステアリングハンドルカバーやインストルメントパネルといった車両用内装材にエアバッグ展開時に破断するように形成するエアバッグ展開用弱化線部の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エアバッグ展開用弱化線部の加工方法として、特開平８−２８２４２０号公報により、レーザ照射ヘッドが内装材の裏面に対向した状態で内装材に対し弱化線部を形成すべき所定の軌跡に沿って移動するように、レーザ照射ヘッドと内装材との一方に対し他方を自動機により相対移動させ、内装材にレーザ照射ヘッドからレーザを照射して弱化線部を形成する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例の如く、レーザ加工で弱化線部を形成する場合、レーザ照射ヘッドから照射されるレーザの焦点位置が内装材の厚さ方向にずれると、弱化線部の幅が適正範囲から外れ、弱化線部に所要の強度を持たせられなくなる。即ち、内装材のレーザ入射面（裏面）からレーザの焦点位置までの深さが浅くなり過ぎると、図６（Ｂ）に示す如く、弱化線部の幅が狭くなり過ぎて、エアバッグ展開時の破断性が悪くなり、一方、深くなり過ぎると、図６（Ｃ）に示す如く、弱化線部の幅が広くなり過ぎて、弱化線部が強度不足で不用意に破断してしまう可能性がある。然し、上記従来例では、焦点位置のずれで弱化線部の幅が適正範囲から外れてもこれを判別できなかった。
【０００４】
本発明は、以上の点に鑑み、焦点位置のずれを簡単に判別し得るようにした信頼性の高い弱化線部の加工方法を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、車両用の内装材にエアバッグ展開時に破断する弱化線部をレーザ加工で形成する方法において、
レーザ照射ヘッドに対し前記内装材を挟んで対向して設けられ、且つ、前記レーザ照射ヘッドから出力されるレーザを受光する受光センサを使用し、
前記内装材に対して前記レーザ照射ヘッドからのレーザの照射を開始するステップと、
前記レーザ照射ヘッドから照射されるレーザによって前記内装材に孔を形成するステップと、
前記受光センサの出力信号が所定レベルに上昇した時点で中断信号を出力するステップと、
前記レーザの照射を開始した時点から前記中断信号が発生されるまでにかかった加工時間を計測するステップと、
計測された前記加工時間が所定の許容範囲から逸脱したときに異常有りと診断するステップとを有することを特徴とする。
【０００６】
内装材の裏面にレーザを照射すると、内装材の材料が裏面側から焼失し、遂には内装材の表面に孔が明き、レーザが受光センサに到達して、受光センサの出力信号が所定レベルに上昇する。ここで、材料の焼失速度は内装材のレーザ入射面（裏面）におけるエネルギー密度が大きくなる程速くなる。そのため、レーザ入射面からレーザの焦点位置までの深さが浅くなると、焼失速度が速くなって、レーザの照射開始時点から受光センサの出力信号が所定レベルに上昇するまでにかかる加工時間が短くなり、レーザ入射面からレーザの焦点位置までの深さが深くなると、焼失速度が遅くなって加工時間が長くなる。従って、本発明の如く、加工時間に基づいて焦点位置のずれを簡単に判別できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１はインストルメントパネルから成る車両用内装材を示す。
内装材１には、その裏側に装着したエアバッグ装置２に正対する領域の輪郭及び該領域を２分する中心線に沿う弱化線部３が形成されており、エアバッグ展開時に弱化線部３が破断し、弱化線部３で囲われる部分が１対のリッド４，４となって開放されるようにしている。また、内装材１の裏面に、各リッド４をその外側の内装材１の部分に連結するヒンジプレート５を取付け、エアバッグ展開時にリッド４が飛散することを防止している。尚、内装材１には、エアバッグ装置２に正対する領域を囲うようにして第１固定プレート６と、該領域の中心線の両側に位置させて１対の第２固定プレート７，７とが埋設されており、これら各固定プレート６，７に内装材１の裏面に突出するボルト６ａ，７ａを植設し、第１固定プレート６に植設したボルト６ａによりエアバッグ装置２と各ヒンジプレート５の外側縁部とを内装材１に固定し、各第２固定プレート７に植設したボルト７ａにより各ヒンジプレート５の内側縁部を各リッド４に固定している。
【０００８】
内装材１は、裏面側の樹脂製基材１ａと、中間の発泡層１ｂと、樹脂製表皮１ｃとの３層構造になっいてる。内装材１の製造に際しては、基材１ａと表皮１ｃとを夫々樹脂成形した後、図２（Ａ）に示す如く、樹脂成形工程で基材１ａに形成したボルト孔８にボルト６ａ，７ａを挿通して第１と第２の固定プレート６，７を基材１ａにセットし、この状態で表皮１ｃと基材１ａとを型内にセットし、表皮１ｃと基材１ａとの間に発泡樹脂を注入して発泡させることにより発泡層１ｂを形成する。このようにして内装材１の成形を完了した後、図２（Ｂ）に示す如く内装材１に弱化線部３を形成し、最後に、内装材１の裏面にボルト６ａ，７ａを用いて図２（Ｃ）に示す如く１対のヒンジプレート５，５とエアバッグ装置２とを取付ける。
【０００９】
図３は弱化線部３の加工設備を示している。この加工設備は、内装材１を保持するハンドリングロボット１００と、ＣＯ₂レーザ発振器１０１と、レーザ発振器１０１からのレーザをミラー１０２を介して入射する固定式レーザ照射ヘッド１０３とを備えており、内装材１をその裏面にレーザ照射ヘッド１０３からのレーザが照射されるように保持し、この状態でレーザ照射ヘッド１０３が内装材１に対し弱化線部３を形成すべき所定の軌跡に沿って一定速度で移動するように、自動機たるハンドリングロボット１００で内装材１をレーザ照射ヘッド１０３に対し相対移動させる。尚、内装材１に代えてレーザ照射ヘッド１０３をロボット等の自動機で移動することも可能である。図中１０４はメインコントローラであり、ハンドリングロボット１００のロボットコントローラ１０５からメインコントローラ１０４に起動信号が入力された後、メインコントローラ１０４から図４に示す如く一定時間間隔でトリガパルスを発生させ、トリガパルスによりフリップフロップ１０６とレーザコントローラ１０７とを介してレーザ発振器１０１を作動させる。
【００１０】
また、レーザ照射ヘッド１０３に対し内装材１を挟んで対向する受光センサ１０８を設け、受光センサ１０８の出力信号を比較器１０９に入力して、受光センサ１０８の出力信号が所定レベルに上昇したとき、比較器１０９から中断信号たるハイレベルの信号が発生され、この信号でフリップフロップ１０６の出力信号を反転させ、レーザコントローラ１０７によりレーザ発振器１０１の作動を停止させる。かくて、トリガパルスに同期してレーザ照射ヘッド１０３から内装材１にレーザが照射され、内装材１の材料が裏側から焼失して最終的に表皮１ｃに孔が明き、受光センサ１０８にこの孔を通してレーザが到達して、該センサ１０８の出力信号が所定レベルに上昇したところで次のトリガバルスが発生されるまでレーザ照射が中断される。そのため、内装材１に、図５に示すように、深さが周期的に変化する弱化線部３が形成される。尚、受光センサ１０８の出力信号が所定レベルに上昇した時点からレーザ照射が停止されるまでには若干の応答遅れがあり、その間に表皮１ｃの孔が大きくなるが、前記所定レベルはミクロンオーダの孔が明いたときのレベルに設定されており、応答遅れで孔径が大きくなっても目視できる程の大きさにはならず、内装材１の外観を損うことはない。また、レーザコントローラ１０７は、トリガパルスによりフリップフロップ１０６からハイレベルの駆動信号が入力されたとき、当初はレーザ出力を大きくしその後レーザ出力を下げるように機能し、上記応答遅れで表皮１ｃに大きな孔が明くことを防止している。
【００１１】
また、メインコントローラ１０４には、ロボットコントローラ１０５からの信号に加えて、受光センサ１０８の出力信号と、比較器１０９の出力信号とが入力されており、これら信号に基づきメインコントローラ１０４で異常診断処理を行っている。異常診断処理の詳細は図５に示す通りであり、先ず、トリガパルスが発生されたか否かを判別し（Ｓ１）、トリガパルスが発生されたとき第１タイマの計時を開始すると共に（Ｓ２）、トリガパルスが弱化線部３の加工中に所定数発生される最後のトリガパルスであるか否かを判別し（Ｓ３）、最後のトリガパルスであれば、第２タイマの計時を開始する（Ｓ４）。次に、比較器１０９からハイレベルの信号、即ち、中断信号が発生されたか否かを判別し（Ｓ５）、中断信号が発生されたとき、その時点での第１タイマの計時時間ＴＭ１を記憶した後、第１タイマをリセットする（Ｓ６）。また、中断信号の発生時点での第３タイマの計時時間ＴＭ３を記憶した後、第３タイマをリセットしてから第３タイマの計時を開始する（Ｓ７）。更に、中断信号の発生回数のカウント値Ｃを前回値に１を加算した値に更新すると共に（Ｓ８）、受光センサ１０８の今回の出力信号のピーク値ＰＨを検出して記憶する（Ｓ９）。
【００１２】
次に、Ｓ６のステップで記憶した第１タイマの計時時間ＴＭ１が所定の下限値ＹＴＭ１Ｌ以上で、且つ、所定の上限値ＹＴＭ１Ｈ以下であるか否かを判別し（Ｓ１０）、ＴＭ１がＹＴＭ１ＬとＹＴＭ１Ｈとの間の許容範囲から逸脱している場合には、異常有りと診断してその旨を表示し、以後の加工を中止する（Ｓ１１）。ここで、ＴＭ１は、トリガパルスの発生時点、即ち、レーザの照射開始時点から受光センサ１０８の出力信号が所定レベルに上昇して中断信号が発生されるまでにかかった加工時間に等しい。加工時間ＴＭ１は、図６（Ａ）に示す如く、内装材１のレーザ入射面たる裏面からレーザの焦点位置までの深さが適正であれば、許容範囲に入るが、焦点位置が図６（Ｂ）に示す如く浅くなり過ぎると、レーザ入射面におけるエネルギー密度の増加で材料の焼失速度が速くなって、下限値ＹＴＭ１Ｌを下回り、焦点位置が図６（Ｃ）に示す如く深くなり過ぎると、材料の焼失速度が遅くなって、上限値ＹＴＭ１Ｈを上回る。そして、弱化線部３の幅は、焦点位置が浅くなると狭くなり、深くなると広くなる。そのため、弱化線部３が所要の強度を持つように適正な幅で形成するには、焦点位置の深さが適正になるようにハンドリングロボット１００を制御することが必要になる。然し、ハンドリングロボット１００の制御精度の誤差やレーザ照射ヘッド１０３の調整誤差等により焦点位置の深さが不適正になることがある。そこで、ＴＭ１が許容範囲から逸脱したときは、焦点位置の深さが不適正であると判断し、異常表示を行うようにした。尚、ＴＭ１が許容範囲から逸脱したとき、焦点位置の深さが適正になるようにハンドリングロボット１００のフィードバック補正を行うことも可能である。
【００１３】
上記の如く加工時間ＴＭ１に基づく判別処理を行うと、次に、Ｓ７のステップで記憶した第３タイマの計時時間ＴＭ３が所定の下限値ＹＴＭ３Ｌ以上で、且つ、所定の上限値ＹＴＭ３Ｈ以下であるか否かを判別し（Ｓ１２）、ＴＭ３がＹＴＭ３ＬとＹＴＭ３Ｈとの間の許容範囲から逸脱している場合には、異常有りと診断してその旨を表示し、以後の加工を中止する（Ｓ１３）。ＴＭ３は、前回の中断信号の発生時点から計時を開始した第３タイマの今回の中断信号の発生時点における計時時間であり、中断信号の発生時間間隔を表す。ところで、内装材１の表面に明けられた孔のピッチが短くなると、孔と孔との間に残る残存材料の量が減少して弱化線部３の強度が低下し、孔のピッチが長くなると、弱化線部３の強度が高くなる。そのため、弱化線部３を所要の強度を持つように形成するには、孔のピッチも適正に管理することが必要になるが、トリガパルスの発生周期やハンドリングロボット１００の動作速度の狂いで孔のピッチが不適正になる可能性がある。ここで、トリガパルスの発生周期が狂うと中断信号の発生時間間隔ＴＭ２もそれに応じて変化し、また、ハンドリングロボット１００の動作速度が遅くなると、孔明け箇所の近傍の材料が大きく焼失している部分で次のレーザ照射が開始され早期に孔が明けられて、中断信号の発生時間間隔ＴＭ３が短くなる。そこで、ＴＭ３が許容範囲から逸脱したときは、トリガパルスの発生周期やハンドリングロボット１００の動作速度の狂い等で孔のピッチが不適正になったと判断し、異常表示を行うようにした。
【００１４】
上記の如く中断信号の発生時間間隔ＴＭ３に基づく判別処理を行うと、次に、Ｓ９のステップで記憶したピーク値ＰＨが所定の上限値ＹＰＨ以下であるか否かを判別する（Ｓ１４）。ピーク値ＰＨは、中断信号の発生時点からレーザ照射が中断されるまでの応答遅れで受光センサ１０８の出力信号が最大になったときの値であり、内装材１の表面に明けられた孔の径を表すパラメータになる。ＰＨ＞ＹＰＨになったときは、孔が目視できる大きさになつている。そこで、この場合は、異常有りと診断してその旨を表示し、以後の加工を中止する（Ｓ１５）。尚、本実施形態では、受光センサ１０８の出力信号の強度を表す値としてピーク値ＰＨを用いたが、受光センサ１０８の出力信号の波形面積を用い、波形面積が所定値を上回ったときに異常表示を行うようにしても良い。
【００１５】
上記の如く受光センサ１０８の出力信号強度に基づく判別処理を行うと、次に、終了信号が入力されたか否かを判別し（Ｓ１６）、終了信号が入力されるまではＳ１のステップに戻って上記の判別処理を繰り返す。終了信号は、レーザ照射ヘッド１０３が内装材１に対し弱化線部３を形成すべき所定の軌跡の全長に亘って移動されたときにロボットコントローラ１０５から発生されるようになっており、メインコントローラ１０４に終了信号が入力されたときは、その時点での第２タイマの計時時間ＴＭ２を記憶した後、第２タイマをリセットする（Ｓ１７）。第２タイマは、最後のトリガパルスが発生されたところで計時を開始するため、ＴＭ２は最後のトリガパルスが発生されてから終了信号が発生されるまでにかかった時間を表す。ハンドリングロボット１００が正常に動作し、レーザ照射ヘッド１０３が内装材１に対し所定の軌跡に沿って所定速度で移動されたときは、ＴＭ２が所定の許容範囲に入るはずである。そこで、この許容範囲の下限値と上限値を夫々ＹＴＭ２Ｌ，ＹＴＭ２Ｈとして、ＹＴＭ２Ｌ≦ＴＭ２≦ＹＴＭ２Ｈか否かを判別し（Ｓ１８）、ＴＭ２＜ＹＴＭ２Ｌ、または、ＴＭ２＞ＹＴＭ２Ｈであるときは、異常有りと診断してその旨を表示するようにした（Ｓ１９）。
【００１６】
また、トリガパルスの発生周期やハンドリングロボット１００の動作速度の狂い、更には、レーザの照射不良といった異常を生じずに正常に弱化線部３の加工が行われた場合には、弱化線部３全体の孔明け箇所の数は所定値になる。そこで、孔明け箇所の数を表す中断信号の発生回転のカウント値Ｃが所定値ＹＣになっているか否を判別し（Ｓ２Ｄ）、Ｃ≠ＹＣであるときは、異常有りと診断してその旨を表示し（Ｓ２１）、Ｃ＝ＹＣと判別されたとき、合格と表示するようにした（Ｓ２２）。
【００１７】
以上、インストルメントパネルから成る内装材１に弱化線部３をレーザ加工で形成する方法に本発明を適用した実施形態について説明したが、ステアリングハンドルカバーといった他の車両用内装材にエアバッグ展開用弱化線部をレーザ加工で形成する場合にも同様に本発明を適用できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、レーザの焦点位置のずれで弱化線部の幅が適正範囲から外れるといった異常を生じたとき、これを簡単に判別でき、低コストで信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エアバッグ装置を装着した状態の内装材の断面図。
【図２】（Ａ）内装材の基材に対する固定プレートの組付状態を示す斜視図、（Ｂ）弱化線部の加工工程を示す斜視図、（Ｃ）エアバッグ装置とヒンジプレートの組付工程を示す斜視図。
【図３】弱化線部の加工設備の概略側面図。
【図４】（Ａ）弱化線部の加工工程における各種信号の変化を示すタイムチャート、（Ｂ）弱化線部の長手方向に沿った拡大断面図。
【図５】異常診断のためのプログラムを示すフローチャート。
【図６】（Ａ）レーザの焦点位置が適正であるときの弱化線部の断面形状と加工時間とを示す図、（Ｂ）焦点位置が浅いときの弱化線部の断面形状と加工時間とを示す図、（Ｃ）焦点位置が深いときの弱化線部の断面形状と加工時間とを示す図。
【符号の説明】
１…内装材
２…エアバッグ装置
３…弱化線部
１０３…レーザ照射ヘッド
１０８…受光センサ
ＴＭ１…加工時間

Claims

車両用の内装材にエアバッグ展開時に破断する弱化線部をレーザ加工で形成する方法において、
レーザ照射ヘッドに対し前記内装材を挟んで対向して設けられ、且つ、前記レーザ照射ヘッドから出力されるレーザを受光する受光センサを使用し、
前記内装材に対して前記レーザ照射ヘッドからのレーザの照射を開始するステップと、
前記レーザ照射ヘッドから照射されるレーザによって前記内装材に孔を形成するステップと、
前記受光センサの出力信号が所定レベルに上昇した時点で中断信号を出力するステップと、
前記レーザの照射を開始した時点から前記中断信号が発生されるまでにかかった加工時間を計測するステップと、
計測された前記加工時間が所定の許容範囲から逸脱したときに異常有りと診断するステップとを有することを特徴とするエアバッグ展開用弱化線部の加工方法。