JP4813401B2 - 成形装置及び該成形装置を用いた成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャビティ内を複数の空間に仕切り、隣り合った仕切り空間に互いに異種の材料を充填して成形する成形装置に関する。また、該成形装置を用いた成形方法にも関する。

以下の記載では、成形装置にて形成される成型品として、自動車の車体後部に取り付けられるバンパの芯材であるバンパ芯材を例示する。但し、成形品は任意形状のものが可能であり、バンパ芯材には限定されない。
図４は、従来のバンパ芯材(１)の斜視図である。バンパ芯材(１)は取り付けられるべき車体の形状に合わせて、長手方向が車体の幅に対応して円弧状に形成される。また、バンパ芯材(１)はバンパの形状に応じて、前面が、丸みを帯びた形状に形成されることが多い。バンパ芯材(１)は長手方向の中央部が突出しているから、該中央部に衝突等の衝撃が加わりやすい。従って、該中央部には、高い強度が要求される。一方、バンパ芯材(１)の長手方向の両端部は、中央部に比して衝撃が加わることが少ないと考えられ、低い強度でも良い。

バンパ芯材(１)は、発泡樹脂ビーズを金型内に充填し、加熱して発泡樹脂ビーズを発泡させて形成される。この場合、バンパ芯材(１)の全体を、低強度の発泡樹脂材から形成すると、強度が不足してバンパ芯材(１)が破損しやすい。しかし、高強度の発泡樹脂材にて、バンパ芯材(１)の全体を形成すると、不要な重量増加になるとともに、バンパ芯材(１)に使用する樹脂量が増加するため、コスト上昇を招来する。
そこで、バンパ芯材(１)の長手方向の中央部を、高い強度、即ち密度の高い樹脂にて形成し、両端部を密度の低い樹脂にて形成することが提案されている。バンパ芯材(１)の長手方向の中央部が、粒径の小さな発泡樹脂ビーズからなる密度の高い高強度部(11)であり、長手方向の両端部が、粒径の大きな発泡樹脂ビーズからなる密度の低い低強度部(12)(12)である。これにより、バンパ芯材(１)の重量を軽くするとともに、コスト上昇を防いでいる。

出願人は以前に、このバンパ芯材(１)を成形する金型(３)として、以下に示すものを提案した(特許文献１参照)。図５は、該金型(３)の斜視図である。
金型(３)は周知の如く、固定型(４)と移動型(５)を合わせて構成される。移動型(５)はスライド機構(図示せず)によって、固定型(４)に対して横向きに接近離間する。固定型(４)には発泡樹脂材のビーズを注入するフィーダ(42)(42)(42)が設けられている。

図６は、図５の金型(３)をＸ−Ｘ線を含む水平面にて破断した断面平面図である。固定型(４)は、凹型(43)を具え、前記フィーダ(42)の先端部は凹型(43)に嵌まる。移動型(５)はコアとも呼ばれる凸型(52)を具え、固定型(４)と移動型(５)が合わさったときに、凹型(43)と凸型(52)との間に形成されるキャビティ(30)に発泡樹脂のビーズが充填されて、蒸気加熱及び冷却によりバンパ芯材(１)(図４参照)が形成される。
固定型(４)内にて凹型(43)の外側、移動型(５)内にて凸型(52)の外側には、加熱蒸気が導入される加熱室(45)(53)が夫々形成され、該加熱蒸気によってキャビティ(30)内の発泡樹脂ビーズが発泡・融着する。
キャビティ(30)は、キャビティ(30)内に出没する仕切板(31)(31)によって複数の空間Ｓ１、Ｓ２に分割され、空間Ｓ１が粒径の小さな発泡樹脂ビーズから構成される高強度部(11)、空間Ｓ２が粒径の大きな発泡樹脂ビーズから構成される低強度部(12)となる。前記フィーダ(42)(42)(42)は、空間Ｓ１、Ｓ２に応じて配備される。仕切板(31)は金属製の平板であって、その厚みは粒径の小さな方の発泡樹脂ビーズの粒径よりも薄く、シリンダ機構(39)に連繋しており、固定型(４)に開設された第１スリット(46)、及び凹型(43)に開設された第２スリット(44)(図７参照)を通って、キャビティ(30)内に出没する。

成形時には、フィーダ(42)から空間Ｓ１に粒径の小さなビーズが、空間Ｓ２に粒径の大きなビーズが夫々充填される。充填完了後は、キャビティ(30)から仕切板(31)を固定型(４)に向けて抜く。即ち、発泡樹脂の充填完了まで、粒径の大きな発泡樹脂ビーズと小さな発泡樹脂ビーズが混じらないように、仕切板(31)にて両ビーズを一時的に隔てておく。
図８は、このときの図６のＦ部の拡大図であり、粒径の大きな発泡樹脂ビーズ(６)と粒径の小さな方の発泡樹脂ビーズ(60)の境界面を示す。図８では、充填したビーズ(６)(60)が第２スリット(44)に向けて流れ出るようにも見える。しかし、仕切板(31)の厚み及び第２スリット(44)の幅は粒径の小さな方の発泡樹脂ビーズ(60)の粒径よりも薄く設けられているから、第２スリット(44)に向けてビーズ(６)(60)が突出する量は殆ど無い。
シリンダ機構(39)によって、仕切板(31)がキャビティ(30)から抜かれると、加熱冷却室(45)(53)に加熱蒸気が導入される。凹型(43)及び凸型(52)を加熱して、空間Ｓ１、Ｓ２内の発泡樹脂ビーズを更に発泡させて、且つ融着させる。高強度部(11)と低強度部(12)(12)とが一体となったバンパ芯材(１)が形成される。
両型(43)(52)の冷却後に、移動型(５)が後退して離型する。このようにして、バンパ芯材(１)を得る。

バンパ芯材(１)の形状によっては、例えば、薄肉箇所では、発泡樹脂ビーズが充填しにくい箇所がある。従って、発泡樹脂の成形時には、図９に示すように、樹脂ビーズ充填後に、キャビティ(30)内の樹脂ビーズが漏れない程度に、移動型(５)を固定型(４)から距離Ｌ１だけ僅かに離す。キャビティ(30)内の樹脂ビーズが充填し難いと想定される箇所に樹脂ビーズを充填させた後に、再び型締めする。この移動型(５)を固定型(４)から距離Ｌ１だけ僅かに離して、発泡樹脂ビーズを充填させる動作をクラッキングと呼ぶ。

特開２００６−１２３７３２号公報

クラッキング時には、移動型(５)を固定型(４)から距離Ｌ１だけ離すから、図９に示すように、仕切板(31)の先端と、凸型(52)の表面との間にも距離Ｌ１だけ隙間が空く。しかし、この距離Ｌ１にはバラ付きがあり、該仕切板(31)と凸型(52)との隙間箇所にて、ビーズ(６)(60)が混じり合う虞れがある。従って、クラッキング時にも、仕切板(31)の先端は凸型(52)に接しているのが好ましい。
また、かかる成形装置に於いては、加熱冷却室(45)に加熱蒸気を導入して、キャビティ(30)内の樹脂ビーズを加熱するが、この加熱蒸気が第１スリット(46)から噴出する。加熱蒸気は高圧であるから、加熱蒸気の噴出音が大きく、騒音となる。
本発明の目的は、クラッキング時に異種材料、具体的には粒径の異なるビーズが混じ合わない成形装置を提供することにある。また、加熱蒸気の噴出音による騒音防止も目的とする。

成形装置(７)の仕切板(31)とシリンダ機構(39)の間には、仕切板(31)をキャビティ(30)に向けて付勢するバネ機構(８)が設けられている。仕切板(31)は、固定型(４)と移動型(５)の型締め時に、バネ機構(８)の圧縮により、先端部が固定型(４)又は移動型(５)に押圧力を持って接する第１の位置と、型締め後、固定型(４)と移動型(５)を僅かに離した際に、バネ機構(８)により第１の位置よりも先端部が更に押された第２の位置の間を往復動可能に設けられている。
また、シリンダ機構(39)が設けられた方の型には、加熱蒸気が導入される加熱室(45)が設けられ、該加熱室(45)の側壁にはシリンダ機構(39)によって出没される仕切板(31)が通過するスリット(46)が開設され、該加熱室(45)の外側には、該スリット(46)に被さるカバー体(９)が取り付けられる。

１．固定型(４)と移動型(５)の型締め時には、バネ機構(８)により、仕切板(31)は第１の位置に達して、先端部が固定型(４)又は移動型(５)に接し、キャビティ(30)内を仕切る。
型締め後、固定型(４)と移動型(５)を僅かに離したクラッキング時には、バネ機構(８)により仕切板(31)は第１の位置よりも先端部が更に押された第２の位置に達し、キャビティ(30)内を仕切った状態を保つ。
これにより、クラッキング時にも、キャビティ(30)内は仕切板(31)によって隙間無く仕切られ、異種材料、例えば発泡樹脂ビーズは混じり合わない。
２．加熱室(45)の側壁には開設された仕切板(31)通過用のスリット(46)には、カバー体(９)が被さる。スリット(46)から噴出する加熱蒸気の噴出音は、カバー体(９)内に籠もる。これにより、加熱蒸気の噴出音による騒音を緩和することができる。

以下、本発明の一実施例を図を用いて、説明する。
図１は、本例の成形装置(７)の断面平面図であり、図２は図１の成形装置(７)をＨ方向から見た拡大図である。成形装置(７)の全体構造は、図６に示す従来のものに近似しているが、シリンダ機構(39)と仕切板(31)の間にバネ機構(８)を設けた点、及び仕切板(31)が通過する第１スリット(46)にカバー体(９)が被さる点が従来とは異なる。
図１に示すように、固定型(４)上にて、加熱室(45)の側壁(45a)には、従来と同様に、仕切板(31)が通過する第１スリット(46)が開設され、仕切板(31)の基端部はシリンダ機構(39)に繋がる。シリンダ機構(39)により、仕切板(31)は往復動し、キャビティ(30)内を出没する。

該加熱室(45)の側壁に、第１スリット(46)を覆う金属製のフレーム(90)が取り付けられる。フレーム(90)は正面と背面が開口しており、シリンダ機構(39)に対向する側板(91)と、該側板(91)と加熱室(45)の側壁(45a)との間に位置する隔離板(92)を具えている。シリンダ機構(39)から延びたピストン(38)は、側板(91)と隔離板(92)を通って仕切板(31)に繋がる。
隔離板(92)と加熱室(45)の側壁(45a)との間の正面と背面は、塞ぎ板(93)にて塞がれ、隔離板(92)とフレーム(90)の上面と下面、塞ぎ板(93)にて第１スリット(46)に被さるカバー体(９)を構成する。
前記の如く、第１スリット(46)からは加熱蒸気が噴出するが、この噴出音が大きく騒音となる。従って、第１スリット(46)にカバー体(９)を被せて、騒音がそのまま外に漏れることを防いでいる。尚、塞ぎ板(93)がフレーム(90)の正面と背面開口の一部である隔離板(92)と加熱室(45)の側壁(45a)との間だけを覆っている理由は後記する。

図３(a)、(b)、(c)は、図１をＪ−Ｊ線を含む面にて破断して矢視した断面図である。フレーム(90)の側板(91)と隔離板(92)には、夫々ピストン(38)が通る第１孔(94)と第２孔(95)が開設されており、第１孔(94)の周縁部にはパッキング(96)が埋設されている。隔離板(92)に第２孔(95)が開設されているから、カバー体(９)内の加熱蒸気が第２孔(95)から抜ける。この蒸気が液化した水がピストン(38)を伝ってシリンダ機構(39)に流れるのを防ぐべく、側板(91)にパッキング(96)が設けられている。
このパッキング(96)に大量の蒸気が、直接当たると腐食して劣化しやすくなる。そこで、パッキング(96)と加熱室(45)の側壁(45a)との間に、隔離板(92)を設けて大量の蒸気がパッキング(96)に直接当たることを防いでいる。

カバー体(９)内には、クラッキング時に仕切板(31)の先端部を移動型(５)に当接させるバネ機構(８)が設けられている。該バネ機構(８)は、ピストン(38)の先端部に繋がった第１板材(80)と、仕切板(31)の基端部に繋がって第１板材(80)に対向した第２板材(81)と、第１板材(80)に遊嵌し且つ第２板材(81)に螺合したガイドピン(82)と、両板材(80)(81)の間に介挿されてガイドピン(82)に嵌まる圧縮バネ(84)とを具える。
ガイドピン(82)は第１板材(80)側の端部に、抜止め用の鍔(83)を具え、該鍔(83)によって第１板材(80)がガイドピン(82)から外れることを防止する。

(バネ機構の動作)
以下に、図３(a)、(b)、(c)を用いて、バネ機構(８)の動作を説明する。
充填時
発泡樹脂ビーズをキャビティ(30)内に充填する際には、図３(a)に示すように、シリンダ機構(39)のピストン(38)によって、仕切板(31)がキャビティ(30)に挿入される。ピストン(38)は圧縮バネ(84)の付勢力に抗して、第１板材(80)を押し、鍔(83)が第１板材(80)から離れる。圧縮バネ(84)の付勢力によって、仕切板(31)の先端部は凸型(52)の先端面に圧接される。発泡樹脂ビーズの充填時に、粒径の異なるビーズが混じり合う虞れはない。このときの仕切板(31)の位置を第１の位置とする。

クラッキング時
クラッキング時には、前記の如く、凸型(52)が距離Ｌ１だけ固定型(４)から離れる。図３(b)に示すように、仕切板(31)は圧縮バネ(84)に押されて、凸型(52)に向けて移動し、先端部が凸型(52)の先端面に接した状態を保つ。換言すれば、仕切板(31)は第１の位置よりも先端部が移動型(５)に向けて押されており、このときの仕切板(31)の位置を第２の位置とする。
即ち、クラッキング動作時にも、仕切板(31)の先端部と凸型(52)との間に隙間はできず、仕切板(31)にて隔てられた粒径の異なるビーズが混じり合う虞れはない。
仕切板の脱出時
成形後は、図３(c)に示すように、シリンダ機構(39)のピストン(38)が引き込まれる。ピストン(38)に繋がった第１板材(80)は鍔(83)に接してガイドピン(82)を引き込む。ガイドピン(82)の先端部は第２板材(81)に螺合しているから、第２板材(81)が引き込まれ、仕切板(31)がキャビティ(30)から抜かれる。
凹型(43)及び凸型(52)が加熱されて、発泡樹脂ビーズを更に発泡させて、且つ融着させ、成形品が形成される。
再び、キャビティ(30)内に発泡樹脂ビーズを充填する場合は、ピストン(38)を移動型(５)に向けて押す。仕切板(31)の先端部が凸型(52)に接してからも尚、ピストン(38)は第１板材(80)を押す。ガイドピン(82)の鍔(83)が第１板材(80)から離れ、圧縮バネ(84)の付勢力によって、仕切板(31)は先端部が凸型(52)の先端面に接する第１の位置に達する。

本例の効果
１．固定型(４)と移動型(５)の型締め時には、バネ機構(８)により、仕切板(31)は第１の位置に達して、先端部が移動型(５)に接し、キャビティ(30)内を仕切る。
固定型(４)と移動型(５)を僅かに離したクラッキング時には、バネ機構(８)により仕切板(31)は第１の位置よりも先端部が更に移動型(５)に押された第２の位置に達し、キャビティ(30)内を仕切った状態を保つ。
これにより、クラッキング時にも、キャビティ(30)内は仕切板(31)によって隙間無く仕切られ、異種材料、例えば発泡樹脂ビーズは混じり合わない。
２．加熱室(45)の側壁には開設された仕切板(31)通過用のスリット(46)には、カバー体(９)が被さる。スリット(46)から噴出する加熱蒸気の噴出音は、カバー体(９)内に籠もる。これにより、加熱蒸気の噴出音による騒音を緩和することができる。

本例では、キャビティ(30)内に充填される異種材料として、粒径が異なる２種類の発泡樹脂ビーズを例示したが、異種材料はこれに限定されない。異種材料としては、粒径以外にも、化学的性質、色が異なる２種以上の材料が含まれ、成形前に混じり合うことを防ぐべく、互いに隔離される必要がある複数種の材料であればよい。
また、仕切板(31)は固定型(４)側から出没するとしたが、移動型(５)側から出没してもよい。従って、シリンダ機構(39)も移動型(５)上に設けられてもよく、この場合、仕切板(31)の先端部は固定型(４)の凹型(43)に接する。更に、移動型(５)は横向きに移動するとしたが、上下に移動してもよい。

金型(３)には一般的な材料として、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅、鋼などを用いることができるが、金型(３)をアルミニウム(ＡＣ７Ａ)で形成し、仕切板(31)をステンレス(ＳＵＳ３０４)にて形成するのが好ましい。金型(３)と仕切板(31)を異質材料にて形成することにより、仕切板(31)が滑らかにスライドすることができる。

上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

本例の成形装置の断面平面図である。 図１の成形装置をＨ方向から見た拡大図である。 (a)、(b)、(c)は、図１をＪ−Ｊ線を含む面にて破断して矢視した断面図である。 従来のバンパ芯材の斜視図である。 バンパ芯材を成形する金型の斜視図である。 図５の金型をＸ−Ｘ線を含む面にて破断した断面平面図である。 図６をＧ−Ｇ線を含む面にて破断し矢視した断面図である。 図６のＦ部の拡大図である。 クラッキング状態を示す金型の断面平面図である。

符号の説明

(４) 固定型
(５) 移動型
(８) バネ機構
(９) カバー体
(30) キャビティ
(31) 仕切板
(39) シリンダ機構
(45) 加熱室
(46) 第１スリット

Claims (4)

1. 固定型と移動型の間に、樹脂材料が充填されるキャビティを設け、該キャビティ内に、複数の仕切板を出没可能に設け、固定型と移動型の何れか一方に仕切板を出没させるシリンダ機構を設け、仕切板にて仕切られるキャビティ内の隣り合った空間に、互いに異種の樹脂材料を充填して成形する成形装置であって、
   仕切板とシリンダ機構の間には、仕切板をキャビティに向けて付勢するバネ機構が設けられ、
   仕切板は、固定型と移動型の型締め時に、該バネ機構の圧縮により、先端部が固定型又は移動型に押圧力を持って接する第１の位置と、
   型締め後、固定型と移動型を僅かに離した際に、バネ機構により第１の位置よりも先端部が更に押された第２の位置の間を往復動可能に設けられたことを特徴とする成形装置。
2. バネ機構は、シリンダ機構のピストンに接する第１板材と、仕切板の基端部に繋がった第２板材と、両板材の間に介挿されたバネ部材とを具える、請求項１に記載の成形装置。
3. 固定型又は移動型の何れか一方にて、シリンダ機構が設けられた方の型には、加熱蒸気が導入される加熱室が設けられ、該加熱室の側壁にはシリンダ機構によって出没される仕切板が通過するスリットが開設され、該加熱室の外側には、該スリットに被さるカバー体が取り付けられる、請求項１又は２に記載の成形装置。
4. 固定型と移動型の間に、樹脂材料が充填されるキャビティを設け、該キャビティ内に、複数の仕切板を出没可能に設け、固定型と移動型の何れか一方に仕切板を出没させるシリンダ機構を設け、仕切板にて仕切られるキャビティ内の隣り合った空間に、互いに異種の樹脂材料を充填して成形する成形方法であって、
   仕切板とシリンダ機構の間には、仕切板をキャビティに向けて付勢するバネ機構が設けられた成形装置を用い、
   固定型と移動型を型締めして、バネ機構の圧縮により、仕切板を、先端部が固定型又は移動型に押圧力を持って接する第１の位置に到達させる工程と、
   型締め後、固定型と移動型を僅かに離し、バネ機構により、仕切板を、第１の位置よりも先端部が更に押された第２の位置に到達させる工程と、
   仕切板をキャビティから抜き出す工程を有する成形方法。

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