JP5832309B2

JP5832309B2 - 成形装置

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Publication number: JP5832309B2
Application number: JP2012003030A
Authority: JP
Inventors: 堤　健嗣; 健嗣堤; 啓輔村田; 智幸内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: JP2013141788A

Description

本発明は、ワークから成形品を得るための成形装置に関する。

自動車のインストルメンタルパネルやバンパー等の樹脂成形品は、例えば、真空成形によって作製される。すなわち、はじめに、真空成形装置を構成する下型と上型の間に、予め加熱されたワーク（例えば、樹脂基材と樹脂表皮とを積層したシート形状体）を配置する。

ここで、ワークは、下型及び上型の双方に比して大面積であることが通例である。従って、ワークを下型と上型の間に配置したときには、ワークの端部が下型と上型の間から露呈することになる。この露呈した部位は、例えば、特許文献１に記載されるように、クリップやクランパと称される把持手段によって把持される。

次に、把持手段を下降し、これによりワークを下型に当接させる。その後、上型を、下型に対して接近するように変位（下降）させて型締めを行う。この型締めに伴ってキャビティが形成されるとともに、ワークがキャビティの形状に沿って粗く屈曲変形する。

次に、ワークに当接した下型を介してキャビテイ内のガスを排気し、下型とワークとの間を負圧にする。これにより該下型にワークが密着することに伴って、ワークが下型の形状に沿って微細に屈曲変形する。同時に、ワークの表面にシボ形状が転写され、所定の面形状及び屈曲率に成形された樹脂成形品が得られる。なお、場合によっては、キャビテイ内のガスが、下型及び上型の双方を介して排気されることもある。

このような真空成形では、樹脂成形品にシワが発生しないような対策が施される。例えば、特許文献２記載の技術では、変形した樹脂シートに対して樹脂基材を接触させ、その後に型締め及び真空成形を行うようにしている。また、特許文献３には、四角形をなすシート形状体の各辺、又は各隅角部をクランプすることが提案されている。

特開２０１１−１０４８１３号公報特開２０１１−１０４９４０号公報特開２００１−１３８３８９号公報

特許文献２記載の技術では、樹脂シートを変形させた後に樹脂基材が成形される。すなわち、成形を２回に分けて行うことになるので、樹脂成形品の生産効率が低くなる懸念がある。また、この技術は、積層体ではないワークに適用することができない。

一方、特許文献３記載の技術には、既存の把持手段に加えて別の把持手段を付加する必要があるので、装置構成が複雑となるとともに、設備投資が高騰するという不具合を招く。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、設備投資が高騰することを回避し得、しかも、装置構成が簡素であり、その上、美観に優れる成形品を効率よく製造することが可能な成形装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、下型支持部材に支持された下型と、上型支持部材に支持された上型とで形成されるキャビティによって、ワークを成形して成形品を得る成形装置において、
前記ワークを把持する把持手段と、
前記下型支持部材又は前記下型に設けられて前記上型支持部材に指向して延在する第１挟持部材と、
前記上型支持部材又は前記上型に設けられて前記第１挟持部材に対向する第２挟持部材と、
を有し、
前記第１挟持部材の先端面が、前記下型のパーティングラインの最下部よりも下方に位置し、且つ前記第２挟持部材の先端面が、前記上型のパーティングラインの最下部よりも下方に位置することを特徴とする。

このような構成においては、型締めが行われる際、第１挟持部材に指向して変位（下降）する第２挟持部材の先端面が、ワークの上端面に当接する。従って、この当接以降は、ワークが第２挟持部材によって引っ張られる。

このため、ワークに、第２挟持部材による張力が作用する。この張力により、例えば、複数個の成形面同士で形成される頂点に作用する応力が分散される。換言すれば、応力集中が起こることが回避されるので、残留応力が緩和される。その結果、シワが発生することが回避されるようになり、従って、美観に優れる成形品を得ることができる。

また、シワが発生することが回避されるので、成形品の歩留まりが向上する。このため、成形品を効率よく作製することができる。

さらに、この成形装置は、既存の真空成形装置に対して第１挟持部材及び第２挟持部材を設けることで構成することも可能である。この場合、設備投資が高騰することを回避し得る。その上、構成が複雑化することが回避されるので、成形装置の構成を簡素化することができる。

なお、第１挟持部材と第２挟持部材は、キャビティが形成されたとき、前記パーティングラインの前記最下部よりも下方で、互いの先端面同士によって、キャビティから露出したワークの一部位を挟持する。

以上の構成においては、第２挟持部材を、該第２挟持部材によってワークに付与される張力の方向が、把持手段によってワークに付与される張力の方向と直交するような位置に設ける。これにより、ワークに作用する張力の方向が分散するので、該ワークにシワが発生することを回避することが容易となる。

また、下型支持部材又は下型と第１挟持部材との間、上型支持部材又は上型と第２挟持部材との間の少なくともいずれか一方に、位置調整部材を介装するようにしてもよい。位置調整部材により、第１挟持部材又は第２挟持部材の先端面の位置を調整することが可能となる。第１挟持部材の先端面の位置を調整した場合には、第１挟持部材と第２挟持部材によるワークの挟持位置を適宜変更することが可能である。一方、第２挟持部材の先端面の位置を調整した場合、ワークに付与する張力を適宜調節することが可能である。

第２挟持部材の先端面には、滑り止め手段を設けることが好ましい。これによりワークを有効に引っ張ることが可能となるので、ワークに対して十分な張力を作用させることができるようになる。

成形するワークは、例えば、樹脂からなる。この場合、下型又は上型の少なくともいずれか一方を介してキャビティから排気を行う、いわゆる真空成形を行うようにすることもできる。

なお、成形するワークは、金属製のものであってもよい。この場合、成形装置は、いわゆるプレス成形装置である。

本発明によれば、上型支持部材又は上型に設けた挟持部材の先端面を、前記上型のパーティングラインの最下部よりも下方に位置させて、型締めを行う際、ワークの上端面に前記挟持部材の先端面を当接させるとともに、該当接以降、前記挟持部材でワークを引っ張ることで該ワークに張力を付与するようにしている。すなわち、ワークには、該ワークを把持する把持手段によって作用する張力に加え、前記挟持部材による張力が作用する。このため、ワークに作用する応力が分散し、結局、応力集中が起こることが回避される。その結果、ワークにシワが発生することが回避され、美観に優れた成形品を歩留まりよく得ることができる。

また、互いに対向する挟持部材を設ければよいので、成形装置の構成が簡素となる。このため、設備投資が高騰することも回避される。

本発明の実施の形態に係る真空成形装置の要部概略正面図である。第１挟持部材の近傍を拡大して示す一部縦断面図である。第２挟持部材の近傍を拡大して示す一部縦断面図である。図１に示す真空成形装置において、型締めがなされている途中を示す要部概略正面図である。図４に続き、型締めがなされた状態を示す要部概略正面図である。第２挟持部材が存在しないときにワークに対して作用する張力を示した模式説明図である。第２挟持部材が存在するときにワークに対して作用する張力を示した模式説明図である。

以下、本発明に係る成形装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る真空成形装置１０の要部概略正面図である。この真空成形装置１０は、ワーク１２に対して真空成形を施すためのものである。なお、本実施の形態では、該ワーク１２は、シート形状の樹脂基材及び樹脂表皮を積層した積層シート体からなる。このようなワーク１２は、前記特許文献１に詳細に記述されているため、本明細書では、その詳細な説明を省略する。

ワーク１２の対向する２辺は、１組のクランパ１４ａ、１４ｂ（把持手段）によって把持される（図６及び図７参照）。図１に仮想線で示すように、ワーク１２は、クランパ１４ａ、１４ｂから離間した中央部が下方に向かって撓むようにして搬送される。

真空成形装置１０は、下型支持部材としてのベッド１６と、該ベッド１６に支持された下型１８と、上型支持部材としてのラム２０と、該ラム２０に支持された上型２２とを有する。型締めがなされると、下型１８と上型２２によってキャビティ２４（図５参照）が形成される。

ベッド１６の四方の隅角部近傍には、それぞれ、ラム２０を案内するためのガイドポスト２６が立設される。また、ベッド１６には、４本の前記ガイドポスト２６によって囲繞されるように下型１８が設置される。この場合、下型１８は、上型２２に向かって隆起した凸部を有する、いわゆる凸型である。

ベッド１６には、第１吸気通路２８が形成される。一方、下型１８には、第１吸気通路２８に連通するとともに、前記キャビティ２４を形成するための面で開口する複数個の第１分岐通路３０が形成される。すなわち、複数個の第１分岐通路３０は全て、第１吸気通路２８に連通する。

ベッド１６には、さらに、下型１８を囲繞するようにして、略円柱形状体をなす４本の第１挟持部材３２が立設される。すなわち、第１挟持部材３２は、ラム２０に指向して延在している。第１挟持部材３２は、例えば、ステンレス鋼材等の高剛性材料からなる。

第１挟持部材３２の近傍を拡大した図２に示すように、ベッド１６と第１挟持部材３２の間には、位置調整部材であるシム３４が複数枚介装される。ベッド１６及びシム３４には、ボルト挿入孔３６及びボルト挿通孔３８がそれぞれ貫通形成され、一方、第１挟持部材３２には、有底ボルト穴４０が形成される。第１挟持部材３２は、ベッド１６のボルト挿入孔３６に挿入されたボルト４２がボルト挿通孔３８を通り、且つ有底ボルト穴４０に螺合されることによって、ベッド１６に位置決め固定される。

シム３４の枚数を適宜設定することにより、ベッド１６の上端面から第１挟持部材３２の上端面までの位置を変更することができる。すなわち、第１挟持部材３２の上端面の高さ方向位置を任意に設定することができる。

シム３４の有無に関わらず、第１挟持部材３２の上端面は、下型１８のパーティングライン中の最下に位置するライン（以下、最下部という）Ｌ１よりも下方に位置する。換言すれば、第１挟持部材３２の上端面の高さ方向位置は、最下部Ｌ１よりも下方である。

ラム２０には、前記ガイドポスト２６が通される嵌挿孔４４が形成される。そして、これら４個の嵌挿孔４４の内方には、前記上型２２が配置される。この上型２２は、下型１８の凸部に対応して陥没する凹部が形成された、いわゆる凹型である。

ラム２０には、第２吸気通路４６が形成される。一方、上型２２には、第２吸気通路４６に連通するとともに、前記キャビティ２４を形成するための面で開口する複数個の第２分岐通路４８が形成される。すなわち、全ての第２分岐通路４８は、第２吸気通路４６に連通する。

ラム２０には、さらに、ベッド１６に立設された４本の第１挟持部材３２の各々に対向する位置に、該第１挟持部材３２に指向して延在する第２挟持部材５０が設けられる。これら第２挟持部材５０は、第１挟持部材３２と同様に高剛性材料、例えば、ステンレス鋼材等からなる。

図３に拡大して示すように、ラム２０の下端面（下型１８に臨む側の面）にはタップ穴５２が設けられた垂下部材５３が設置される。前記タップ穴５２には、位置調整部材としてのアジャスタボルト５４が螺合されており、さらに、該アジャスタボルト５４の先端に、前記第２挟持部材５０が取り付けられる。タップ穴５２に対するアジャスタボルト５４の螺合位置を適宜変更することにより、第２挟持部材５０の高さ方向位置を任意に設定することができる。

第２挟持部材５０の下端面（第１挟持部材３２に臨む側の面）には、ローレット加工が施されている。すなわち、平坦面に対して直線状の逆Ｖ字状溝５６が複数本形成される。その結果、隣接する逆Ｖ字状溝５６同士の間に、相対的に突出してＶ字形状をなす押さえ部５８が形成される。後述するように、押さえ部５８は、ワーク１２が滑ることを防止する滑り止めとして機能する。

第２挟持部材５０の下端面は、上型２２のパーティングライン中の最下に位置するライン（最下部）Ｌ２よりも下方に位置する。すなわち、第２挟持部材５０の下端面は、上型２２よりも鉛直下方に突出している。

ラム２０は、図示しない昇降機構の作用下に、ベッド１６に対して接近又は離間するように変位する。これに伴い、上型２２が下型１８に対して接近又は離間し、その結果、型締め又は型開きがなされる。

以上の構成において、第１吸気通路２８及び第２吸気通路４６には、配管を介して吸引ポンプ（いずれも図示せず）が接続される。この吸引ポンプにより、キャビティ２４に存在するガスが排気される。

本実施の形態に係る真空成形装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

上記の真空成形装置１０は、成形ステーションに設置される。該成形ステーションにおいて、真空成形装置１０よりもワーク搬送方向上流側には、図示しない加熱炉が設けられる。ワーク１２は、クランパ１４ａ、１４ｂによって把持されるとともに、該クランパ１４ａ、１４ｂが移動することに追従して加熱炉内を移動する。これにより、ワーク１２が予熱される。

加熱炉を通過したワーク１２は、帯熱によって温度が上昇している。このため、該ワーク１２は軟化している。ワーク１２は、この状態で、下型１８と上型２２の間に搬送される。

次に、図１に実線で示すようにクランパ１４ａ、１４ｂが下降する。これに伴ってワーク１２が若干下降することにより、下型１８の一部がワーク１２に覆われる。下型１８におけるキャビティ２４を形成する面の全てを、ワーク１２で覆うようにしてもよい。

次に、前記昇降機構の作用下に、ラム２０がガイドポスト２６に案内されながら下降する。これにより上型２２が下降し、下型１８に接近する。

上記したように、第２挟持部材５０の下端面は上型２２よりも鉛直下方に突出している。このため、図４に示すように、上型２２が下降する途中で第２挟持部材５０の下端面がワーク１２の上端面に当接する。従って、これ以降、ワーク１２は、下降する第２挟持部材５０に引っ張られる。すなわち、ワーク１２には、クランパ１４ａ、１４ｂによる張力に加え、第２挟持部材５０による張力が作用する。後述するように、この張力は、クランパ１４ａ、１４ｂによる張力の方向に対して直交する方向に指向する。

ここで、第２挟持部材５０の下端面には、Ｖ字形状の押さえ部５８が形成されている（図３参照）。このため、ワーク１２の上端面が押さえ部５８に引っ掛かり、これによりワーク１２が滑ることが回避される。すなわち、押さえ部５８によって滑り止めがなされる。その結果、第２挟持部材５０からの張力がワーク１２に有効に作用する。

ラム２０が最大に下降して下死点に到達すると、図５に示すように、型締めがなされてキャビティ２４が形成される。このため、ワーク１２は、キャビティ２４の形状に対応して、粗く屈曲変形する。また、ワーク１２において、キャビティ２４から露呈した部位は、第１挟持部材３２の上端面と第２挟持部材５０の下端面との間に挟持される。

ここで、第２挟持部材５０をワーク１２に当接させることなく（ワーク１２に対して第２挟持部材５０による張力を付与することなく）型締めがなされたときのワーク１２を模式的に図６に示す。なお、図６では視点を上方としており、成形面６０、６２、６４は上型２２に臨む。

この場合、ワーク１２には、１組のクランパ１４ａ、１４ｂによる張力が作用する。従って、成形面６２は、クランパ１４ａ、１４ｂが存在する方向、すなわち、図６中の矢印Ｘ１、Ｘ２方向に向かって引っ張られる。その一方で、成形面６４には、クランパ１４ａ、１４ｂによる張力がほとんど及ばない。また、クランパ１４ａ、１４ｂに把持された端部６６に対して略直交する端部６８が、矢印Ｘ１、Ｘ２方向に直交する方向に引っ張られることはない。このため、型締めがなされると、ワーク１２が下型１８及び上型２２に押圧されることに伴い、成形面６０、６２、６４によＣって形成される頂点Ｃに応力が集中する。その結果、成形面６２における頂点の近傍に特に残留応力が発生するようになるので、この部位にシワ７０が発生し易くなる。

これに対し、本実施の形態においては、上記したように上型２２が下死点に到達する前に第２挟持部材５０の下端面をワーク１２に当接させ、これにより、図７に示すようにワーク１２に張力を付与し、この状態で型締めを行うようにしている。この張力は、図７に矢印Ｙ１、Ｙ２で示すように、クランパ１４ａ、１４ｂによる張力が作用する方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）に対して直交する方向に作用する。第２挟持部材５０が、クランパ１４ａ、１４ｂに把持された端部６６に対して略直交する端部６８を引っ張るからである。

このために成形面６２が矢印Ｙ１方向に引っ張られるようになるので、頂点Ｃに作用する応力が分散する。その結果、成形面６２に残留応力が発生することが抑制されるので、該成形面６２にシワ７０が発生することが回避される。

このように、本実施の形態によれば、第２挟持部材５０の下端面を、上型２２のパーティングラインの最下部Ｌ２よりも下方に位置させ、型締めを行う際に、ワーク１２において、クランパ１４ａ、１４ｂに把持された端部６６に対して略直交する端部６８を第２挟持部材５０で引っ張るようにしているので、成形されるワーク１２にシワ７０が発生することが回避される。

次に、前記吸引ポンプが付勢される。この吸引ポンプの作用下に、第１吸気通路２８及び第１分岐通路３０（図５参照）を介して、下型１８とワーク１２との間のガスを排気して負圧にする。同様に、第２吸気通路４６及び第２分岐通路４８を介して、ワーク１２と上型２２との間のガスを排気することで負圧にする。これにより下型１８及び上型２２にワーク１２が密着し、その結果、ワーク１２が下型１８及び上型２２の形状に沿って微細に屈曲変形する。同時に、ワーク１２の表面にシボ形状が転写され、所定の面形状及び屈曲率に成形された樹脂成形品が得られるに至る。

この樹脂成形品は、美観に優れる。上記したように、型締めがなされる最中に第２挟持部材５０によってワーク１２に張力を作用させ、これにより型締め時（成形時）の応力を分散させるようにしているからである。また、シワ７０が発生することが回避されるので、樹脂成形品の歩留まりが向上する。

すなわち、本実施の形態においては、美観に優れた樹脂成形品を容易に、しかも、効率よく得ることができる。

第２挟持部材５０による張力を調節するためには、アジャスタボルト５４を調節して第２挟持部材５０の下端面の高さ方向位置を変更すればよい。例えば、高さ方向位置を一層鉛直下方に設定することにより、張力を大きくすることができる。

また、シム３４の枚数を変更することにより、第１挟持部材３２と第２挟持部材５０の合わせ位置を変更することが可能である。

さらに、真空成形装置１０は、既存の真空成形装置に対し、第１挟持部材３２及び第２挟持部材５０を設けることで構成することが可能である。従って、設備投資が高騰することを回避し得る。加えて、その構成が簡素である。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能である。

例えば、加熱炉に代替し、前記特許文献２に示されるような移動可能なヒータを設け、これによりワーク１２を予熱するようにしてもよい。

また、第１挟持部材３２を下型１８に設けたり、第２挟持部材５０を上型２２に設けたりするようにしてもよい。この場合、第１挟持部材３２及び第２挟持部材５０を、キャビティ２４が形成されることを阻害しない位置に設けることは勿論である。

さらに、本発明は、樹脂製のワーク１２に対して真空成形を施す場合に限定されるものではない。例えば、薄肉の金属製ワークに対してプレス成形を施す場合に適用することも可能である。この場合、成形装置がプレス成形装置であることはいうまでもない。

１０…真空成形装置１２…ワーク
１４ａ、１４ｂ…クランパ１６…ベッド
１８…下型２０…ラム
２２…上型２４…キャビティ
２６…ガイドポスト３２…第１挟持部材
３４…シム５０…第２挟持部材
５８…押さえ部６０、６２、６４…成形面
６６、６８…端部７０…シワ

Claims

下型支持部材に支持された下型と、上型支持部材に支持された上型とで形成されるキャビティによって、ワークを成形して成形品を得る成形装置において、
前記ワークを把持する把持手段と、
前記下型支持部材又は前記下型に設けられて前記上型支持部材に指向して延在する第１挟持部材と、
前記上型支持部材又は前記上型に設けられて前記第１挟持部材に対向する第２挟持部材と、
を有し、
前記第１挟持部材の先端面が、前記下型のパーティングラインの最下部よりも下方に位置し、且つ前記第２挟持部材の先端面が、前記上型のパーティングラインの最下部よりも下方に位置するとともに、
前記第２挟持部材によって前記ワークに付与される張力の方向が、前記把持手段によって前記ワークに付与される張力の方向と直交することを特徴とする成形装置。
請求項１記載の成形装置において、前記下型支持部材又は前記下型と前記第１挟持部材との間、前記上型支持部材又は前記上型と前記第２挟持部材との間の少なくともいずれか一方に、位置調整部材が介装されることを特徴とする成形装置。
請求項１又は２記載の成形装置において、前記第２挟持部材の先端面に滑り止め手段が設けられていることを特徴とする成形装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形装置において、前記ワークとして樹脂製のものを成形することを特徴とする成形装置。
請求項４記載の成形装置において、前記下型又は前記上型の少なくともいずれか一方を介してキャビティから排気を行うことが可能な真空成形装置であることを特徴とする成形装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形装置において、前記ワークとして金属製のものを成形することを特徴とする成形装置。