JP5832309B2 - 成形装置 - Google Patents

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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 (6)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 請求項1〜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。
  5. 請求項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。
  6. 請求項1〜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。
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