JP5386018B2 - 摩擦材成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキの摩擦材を成形する摩擦材成形装置に関する。

ブレーキの摩擦材は、粉粒状の原料を予備成形用の金型で圧縮して予備成形した後、予備成形物を本成形（加熱圧縮）することにより成形される。摩擦材の原料は、繊維基材、結合材、及び摩擦調整材や潤滑材等の添加材で構成される。

ブレーキの摩擦材を成形する技術として、予備成形物を予備成形用の金型から取り出してから本成形用の装置に搬送し、本成形する技術が知られている（例えば、特許文献１や２を参照）。

特開平９−１５１９７２号公報 特許第３２０５０６６号公報

予備成形物を本成形用の装置に搬送する際は、搬送用のパッケージ等に移し替えて搬送するが、移し替えの際に予備成形物が型崩れしないようにする必要がある。このため、予備成形の際に原料を高圧で圧縮しておく必要がある。

予備成形を高圧で行うには、高出力の油圧シリンダ等を使う必要がある。また、予備成形用の金型から予備成形物を取り出す際も高出力のシリンダ等で押し出す必要がある。このため、予備成形用の装置や金型が大型化し、製造コストが高くなる。

本発明は、上記した問題に鑑み、ブレーキ用摩擦材を容易に予備成形する摩擦材成形装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、予備成形用の型を少なくとも２つの型枠で形成し、予備成形物が内部に成形された型枠を他の型枠と分離し、本成形用の装置に移動する。

詳細には、ブレーキ用の摩擦材を本成形する前に該摩擦材を圧縮して予備成形する摩擦材成形装置であって、第一の型枠と第二の型枠とを有し、該第一の型枠と第二の型枠とを連結することにより予備成形用の型を形成する型枠部材と、前記第一の型枠内を移動することで前記予備成形用の型に収容された前記摩擦材を圧縮し、前記第二の型枠内に予備成形物を成形する圧縮部材と、前記予備成形物が内部に成形された前記第二の型枠を前記第一の型枠から分離し、本成形用の装置に移動する移動手段と、を備える。

型枠内の摩擦材を予備成形のために圧縮すると、体積が収縮する。すなわち、型枠内は、摩擦材が残る空間と残らない空間とに分かれる。予備成形物を移動する際は、型崩れ等を防ぐため容器等に入れて搬送する必要がある。ここで、本発明は、予備成形用の型枠が、摩擦材が残る空間と残らない空間とに分かれることに着目し、型枠を分離している。すなわち、本発明に係る摩擦材成形装置の型枠部材は、第一の型枠と第二の型枠とを有して
いる。型枠部材は、第一の型枠と第二の型枠とを結合することにより、単一な型を形成する。第一の型枠は、圧縮前の摩擦材を収容し、これを圧縮する圧縮部材の動きを案内する役割を主に司る。第二の型枠は、圧縮前の摩擦材を収容し、圧縮部材によって圧縮された摩擦材である予備成形物を成形した状態で収容する役割を主に司る。そして、移動手段が内部に予備成形物が成形された第二の型枠を第一の型枠から分離し、本成形用の装置に移動する。これにより、予備成形物を移動用の容器等に移し替えることなく移動することが可能となる。

以上、本発明によれば、予備成形の型枠を使って予備成形物を運搬しているので製造工程を簡略化し、ブレーキ用摩擦材を容易に予備成形することが可能である。

ここで、前記第一の型枠は、前記圧縮部材の移動を案内する摺動面を有し、前記圧縮部材は、前記摺動面に沿って移動しながら前記摩擦材を圧縮してもよい。

第一の型枠は、前述したように、圧縮部材の動きを案内する役割を司る。よって、第一の型枠が圧縮部材の動きを案内する摺動面を有し、この摺動面に沿って圧縮部材が移動することにより、型枠に収容された摩擦材を圧縮することが可能になる。

また、前記圧縮部材は、前記予備成形用の型に収容された前記摩擦材を前記第一の型枠内に残すことなく前記第二の型枠内に圧縮してもよい。

圧縮部材が第一の型枠に摩擦材を残すことなく第二の型枠に摩擦材を圧縮することにより、第一の型枠内に予備成形物が残ることがなくなる。このため、第一の型枠に予備成形物を残すことなく、予備成形物を本成形用の装置に移動することが可能になる。

また、前記第二の型枠は、前記圧縮部材が前記摩擦材を圧縮した際に前記予備成形物を形作るための成形面を有してもよい。

第二の型枠は、前述したように圧縮された摩擦材である予備成形物を成形した状態で収容する。すなわち、予備成形物の形状は第二の型枠内の形状と同じになる。そこで、第二の型枠が、予備成形物を形作る成形面を有していることにより、予備成形物を所望の形に成形することが可能になる。

ブレーキ用摩擦材を容易に予備成形する摩擦材成形装置を提供することが可能となる。

実施形態に係る摩擦材成形装置の正面図。 型枠部材の部分を拡大した要部拡大図。 実施形態に係る摩擦材成形装置の正面図。 摩擦材成形装置の動作フロー図。 原料の投入方法を示す図。 原料が投入された型枠部材の要部拡大図。 予備成形中の型枠部材の状態を示す図。 上型が分離した型枠部材の状態を示す図。 パッケージ治具と中型とが分離した型枠部材を示す図。 変形例に係る型枠部材の斜視図。 原料の投入方法を示す図。 パッケージ治具を載せた型枠部材の状態図。 下型を押し上げる際の型枠部材の状態図。 パッケージ治具を分離する際の型枠部材の状態図。

以下、本発明の実施形態を例示的に説明する。本実施形態に係る摩擦材成形装置は、車両を制動するブレーキ用の摩擦材の製造に用いるものである。

＜実施形態の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る摩擦材成形装置１の正面図である。図１において示すように、摩擦材成形装置１は、上型２、パッケージ治具３（本発明でいう、第二の型枠に相当する）、中型４（本発明でいう、第一の型枠に相当する）、及び下型５（本発明でいう、圧縮部材に相当する）で構成される型枠部材６、中型４に下型５を押し込んでライニングの原料を圧縮する下型押上げシリンダ７、中型４を出し入れする中型出し入れシリンダ８、型枠部材６や下型押上げシリンダ７、中型出し入れシリンダ８を支持する架台１０を備える。

図２Ａは、摩擦材成形装置１のうち、型枠部材６の部分を拡大した要部拡大図である。型枠部材６は、ドラム式ブレーキのライニング（本発明でいう、摩擦材に相当する）を予備成形するための型枠であり、図２Ａにおいて示すように、１バッチで４つのライニングが同時に成形可能なように構成されている。

型枠部材６は、中型４に収容されたライニングの原料を圧縮することでライニングを予備成形する。型枠部材６は、パッケージ治具３の中の面（本発明でいう、成形面に相当する）がライニングの側面を形作り、上型２がライニングの上面を形作り、下型５がライニングの下面を形作る。型枠部材６は、中型４の中の面（本発明でいう、摺動面に相当する）を下型５が滑りながら上下に動くことでライニングを成形する。

上型２は、下型押上げシリンダ７の上方に固定されており、下型押上げシリンダ７が下型５を押し上げた際の力を受け止める。

中型４は、架台１０のレール１１に据え付けられており、中型出し入れシリンダ８の伸縮に合わせて横方向にスライド移動可能なように構成されている。図２Ｂは、中型出し入れシリンダ８が伸びた状態の摩擦材成形装置１の正面図である。図２Ｂに示すように、中型出し入れシリンダ８が伸びることによりパッケージ治具３や中型４、及び下型５が上型２から離れる。これにより、中型４とパッケージ治具３とを脱着したり、あるいは中型４やパッケージ治具３の中に摩擦材の原料を投入したりすることが可能となる。以下、中型出し入れシリンダ８が縮んでいる時のパッケージ治具３、中型４、及び下型５の位置を圧縮位置といい、中型出し入れシリンダ８が伸びている時のパッケージ治具３、中型４、及び下型５の位置を出し入れ位置という。また、中型４は、パッケージ治具３を載せる際に位置決めするための位置決めピンを有しており、パッケージ治具３内の成形面と中型４の摺動面との間にズレが生じないように構成されている。中型４の位置決めピンは、パッケージ治具３が乗せられた状態の中型４をレール１１でスライドさせてもパッケージ治具３を落とさないようにする役割も果たす。なお、中型４は、中型出し入れシリンダ８の伸縮によってスライドされる際に中型出し入れシリンダ８と結合するためのフック１２Ａ（図１参照）を有している。

下型５は、中型４の下方に４本の長尺ボルト１３で吊り下げられている。この長尺ボルト１３は、中型４側のみ固定されている。これにより、下型５は、中型４と相対的に上下移動が可能なようになっている。また、下型５は、長尺ボルト１３に巻き付くように圧縮スプリング１４が配設されており、中型４から離れる方向に付勢される。また、下型５は、下型押上げシリンダ７の先端を引っ掛けるためのフック１２Ｂ（図１参照）が設けられ
ている。中型４が下型押上げシリンダ７側に移動した際は、このフック１２Ｂが下型押上げシリンダ７の先端に引っ掛かる。これにより、下型押上げシリンダ７は、下型５を上下に動かすことが可能になる。

下型押上げシリンダ７は、原料を圧縮してライニングを予備成形するためのエアシリンダであり、下型５を中型４に押し込む。下型押上げシリンダ７は、直径１００ｍｍ（面積７８．５ｃｍ²）のエアシリンダであり、面圧０．７ＭＰａで５６０．３ｋｇｆの推力を
出す。

＜実施形態１の動作＞
次に、摩擦材成形装置１の動作について説明する。図３は、摩擦材成形装置１の動作フロー図である。以下、図３のフロー図を参照しつつ、摩擦材成形装置１の動作について説明する。

＜ステップＳ１０１：原料投入＞まず、中型４にライニングの原料を投入する。原料を投入する際は中型出し入れシリンダ８を伸ばし、中型４等を出し入れ位置にする。図４は、原料の投入方法を示す。図４において示すように、ライニングの原料を投入する際は、４つ分のライニングの原料を予め均等に配分した原料配分器１５のシャッターを開き、原料を投入する。中型４に原料を投入したら、各キャビティの原料を均す。各キャビティの原料を均したら、中型４の上にパッケージ治具３を載せる。図５は、各キャビティに原料を投入し、中型５の上にパッケージ治具３を載せた状態の型枠部材６を示す。

＜ステップＳ１０２：原料圧縮＞次に、下型押上げシリンダ７で下型５を上に押し上げる。下型５を押し上げる際は中型出し入れシリンダ８を縮め、中型４等を圧縮位置にする。下型押上げシリンダ７が下型５を押し上げることにより、下型５に取り付けられた圧縮スプリング１４が中型４とパッケージ治具３を上に押し上げる。パッケージ治具３は、上へ押上げられることにより、上型２に嵌る。パッケージ治具３が上型２に嵌ってパッケージ治具３と中型４の上昇が止まった後は、圧縮スプリング１４が収縮し、下型５が更に押し上げられ続ける。これにより、中型４内に投入された原料は圧縮され、ライニングとして予備成形される。予備成形されたライニングは、パッケージ治具３内に残る。図６において、このときの型枠部材６の状態を示す。下型押上げシリンダ７は、シリンダ推力５６０．３ｋｇｆに達したら押上げを停止し、シリンダを縮める。これにより、下型５が下に下がり、やがてパッケージ治具３と中型４も下に下がる。図７は、ライニングの予備成形後に下型押上げシリンダ７を収縮させた状態の型枠部材６を示す。図７が示すように、下型押上げシリンダ７が収縮することにより、上型２がパッケージ治具３と分離する。

＜ステップＳ１０３：型枠分離＞次に、中型出し入れシリンダ８は、中型４等を出し入れ位置側にスライドさせる。なお、下型５やパッケージ治具３は、中型４と共にスライドする。中型４が出し入れ位置に移動したら、パッケージ治具３と中型４とを分離する。図８は、パッケージ治具３と中型４とが分離した型枠部材６を示す。図８が示すように、中型４から分離されたパッケージ治具３の中にはライニングが残っている。なお、パッケージ治具３と中型４の分離は、図示しないロボットハンドが行ってもよいし、作業者が手作業で行ってもよい。

＜ステップＳ１０４：搬送＞次に、中型４と分離されたパッケージ治具３を図示しない本成形用の装置に搬送する。搬送されるパッケージ治具３は、予備成形したライニングを内部に保持した状態で搬送される。また、パッケージ治具３は、図示しないロボットハンドやベルトコンベア等の搬送装置（本発明でいう、移動手段に相当する）によって本成形用の装置に搬送される。なお、搬送装置は、モータ等を動力源とするもののみならず、人が動かすものであってもよい。

＜実施形態１の効果＞
本実施形態に係る摩擦材成形装置１によれば、予備成形用の金型の一部であるパッケージ治具３を使って予備成形物であるライニングを搬送しているため、搬送用の容器等に移し替えることなくそのまま搬送することが可能となる。これにより、移し替え等の工程を省略することが可能となり、生産効率の向上や予備成形物の歩留まりを向上させることが可能になる。

また、予備成形後、搬送用の容器等への移し変えが必要ないため、予備成形を高圧で行う必要がない。このため、予備成形に必要な設備を小型化、低コスト化することが可能となる。従来技術によれば、設備の容積が９ｍ³、費用が１０，０００千円、予備成形用の
型が容積４５Ｌで製作費用９００〜１０００千円であったが、本実施形態によれば、設備の容積１．５ｍ³、費用が３，５００千円、予備成形用の型が容積１６Ｌで製作費用４０
０千円となった。

また、予備成形を低圧で行うことが可能であるため、高圧で行う場合に比べて予備成形用の型枠の摩耗が少なく、型枠をアルミや樹脂で構成することも可能となる。すなわち、従来技術によれば、予備成形物を移し変える際に型崩れ等しないようにするため、ラム面積７０６．５ｃｍ²の油圧シリンダで面圧４．０８〜５．５１ＭＰａ、ラム推力２９３６
４〜３９７０２ｋｇｆの圧力により予備成形を行っていたが、本実施形態では５２．４〜７０．９分の１程度の推力で予備成形することが可能となる。

また、型は、一般的に摩擦材が残る部分（すなわち、本実施形態でいえばパッケージ治具３の部分）の摩耗が最も激しいが、本実施形態であれば、型が摩耗してもパッケージ治具３のみを交換すればよく、中型４等を有効活用することが可能である。また、複数のパッケージ治具３を用意しておくことにより、予備成形したライニングを本成形用の装置に搬送している間、新たなライニングを予備成形することが可能となる。

また、中型を固定し、上型と下型とを挿入して原料を圧縮する場合に比べ、本実施形態では、下型５を突上げることで中型４が連動し、原料が圧縮されるので、型を動かすアクチュエータを減らすことが可能となる。

＜変形例＞
以下、上述した実施形態の変形例について説明する。上述した実施形態では、４つのライニングを同時に成形していた。本変形例では、ディスクブレーキ用のブレーキパッドを成形する場合について説明する。なお、上述した実施形態と本変形例との相違点は型枠部材であるため、その他の構成要素（各シリンダや架台等）の説明は省略する。

図９は、変形例に係る型枠部材２１の斜視図である。図９において示すように、本変形例に係る型枠部材２１は、上述した実施形態の型枠部材６と同様、上型２２、パッケージ治具２３、中型２４、及び下型２５で構成されており、１バッチで一つのブレーキパッドを予備成形可能なように構成されている。型枠部材２１の各構成要素は、上述の実施形態と同様、各シリンダや架台等に連結されている。

なお、上述の実施形態は、下型を下型押上げシリンダが直接押し上げていた。本変形例では、下型押上げシリンダ７がプレート２６に挿通された棒を介して下型２５を押し上げる。図９において示すように、プレート２６の上面には圧縮スプリング１４が配設されている。よって、下型押上げシリンダ７の突上げによってプレート２６が突上げられると、中型２４が圧縮スプリング１４によって上方向に付勢される。これにより、中型２４やパッケージ治具２３の型枠内に上型２２が嵌合する。

また、プレート２６は、ガイドプレート（上記実施形態でいうレール１１に相当する）上をスライド可能なように構成されている。また、プレート２６に挿通された棒の下端にはフック１２Ｂが配設されており、プレート２６のスライドに応じて下型押上げシリンダ７の先端と連結したり連結を解除したりする。

次に、本変形例の動作を説明する。本変形例の動作の流れは上述した実施形態と同様なので、図３のフローを参照しながら以下説明する。

＜ステップＳ１０１：原料投入＞まず、中型２４等を出し入れ位置にセットし、中型２４にブレーキパッドの原料を投入する。図１０は、ブレーキパッドの原料を投入する際の方法を示す。図１０において示すように、中型２４の中にブレーキパッドの原料を投入し、均す。次に、図１１に示すように、中型２４の上にパッケージ治具２３を載せる。

＜ステップＳ１０２：原料圧縮＞次に、中型２４等を圧縮位置にセットし、下型押上げシリンダ７で下型２５を上に押し上げる。図１２において、下型２５を押し上げる際の状態を示す。図１２において示すように、下型押上げシリンダ７が下型２５を押し上げることにより、下型押上げシリンダ７と連動して圧縮スプリング１４が中型２４とパッケージ治具２３を上に押し上げる。これにより、上述した実施形態と同様、上型２２がパッケージ治具２３に嵌り、パッケージ治具２３の中にブレーキパッドが予備成形される。

＜ステップＳ１０３：型枠分離＞次に、中型出し入れシリンダ８により、パッケージ治具２３、中型２４、下型２５、及びプレート２６を出し入れ位置側にスライドさせる。そして、パッケージ治具２３と中型２４とを分離する。

＜ステップＳ１０４：搬送＞次に、図１３において示すように、分離したパッケージ治具２３を図示しない本成形用の装置に搬送する。パッケージ治具２３は、予備成形されたブレーキパッドを内部に保持した状態で搬送される。パッケージ治具２３は、図示しないロボットハンドやベルトコンベア等の搬送装置によって本成形用の装置に搬送される。

＜変形例の効果＞
本変形例によれば、上述した実施形態の効果と同様の効果の他、ライニングの場合と異なり予備成形物が平坦なブレーキパッドであるため、パッケージ治具を極めて小さくすることが可能である。パッケージ治具を極めて小さくすることが可能であるため、製造コストの低減といった本発明の効果を最大限に発揮させることが可能である。

１・・・・・・摩擦材成形装置
２，２２・・・上型
３，２３・・・パッケージ治具
４，２４・・・中型
５，２５・・・下型
６，２１・・・型枠部材
７・・・・・・下型押上げシリンダ
８・・・・・・中型出し入れシリンダ
１０・・・・・架台
１１・・・・・レール
１２Ａ，Ｂ・・フック
１３・・・・・長尺ボルト
１４・・・・・圧縮スプリング
１５・・・・・原料配分器
２６・・・・・プレート

Claims (4)

1. ブレーキ用の摩擦材を本成形する前に該摩擦材を圧縮して予備成形する摩擦材成形方法であって、
   第一の型枠と、予備成形物の側面を形成するための型枠である貫通穴を有する第二の型枠とを有し、該第一の型枠と第二の型枠とを連結することにより予備成形用の型を形成する型枠部材の、前記第一の型枠内に予備成形前の前記摩擦材を収容する収容工程と、
   前記第一の型枠内を移動する圧縮部材で、前記貫通穴の上側の開口を塞ぐように前記第二の型枠と連結する他の型の方へ前記摩擦材を押して、前記予備成形用の型に収容された前記摩擦材を圧縮し、前記第二の型枠内に前記予備成形物を成形する圧縮工程と、
   前記予備成形物が内部に成形された前記第二の型枠を前記第一の型枠から分離し、本成形用の装置に移動する移動工程と、を備える、
   摩擦材成形方法。
2. 前記収容工程では、前記圧縮部材の移動を案内する摺動面を有する前記第一の型枠内に予備成形前の前記摩擦材を収容し、
   前記圧縮工程では、前記摺動面に沿って移動する前記圧縮部材で前記摩擦材を圧縮する、
   請求項１に記載の摩擦材成形方法。
3. 前記圧縮工程では、前記予備成形用の型に収容された前記摩擦材を前記第一の型枠内に残すことなく前記第二の型枠内に圧縮する、
   請求項１または２に記載の摩擦材成形方法。
4. 前記圧縮工程では、前記圧縮部材が前記摩擦材を圧縮した際に前記予備成形物を形作るための成形面を有する前記第二の型枠内に前記予備成形物を成形する、
   請求項１から３の何れか一項に記載の摩擦材成形方法。

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