JP6278680B2 - 真空成形装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車のインストルメントパネル等を成形するのに好適な真空成形装置及び真空成形方法に関する。
従来より、自動車のインストルメントパネル等は真空成形を利用して製造されるのが一般的である。例えば、突出部を有し該突出部の先端面にカット刃が設けられたキャビティ型と、前記突出部が嵌合する凹部を有するコア型とを備えた真空成形装置が知られている。この真空成形装置においては、予め成形加工されたインストルメントパネルの基材をキャビティ型にセットし、真空成形時にコア型とキャビティ型との間に、表皮と発泡層からなる表皮材を配置して型締めするとともに、表皮材と前記基材との間の空間を真空吸引することにより、カット刃で表皮材に穴を形成しつつ表皮材を前記基材の表面に密着させて、表皮材に絞り成形加工を施すようにしている(例えば、特許文献1参照)。
また、表皮材が発泡層を含まないで表皮のみの場合(以下、この場合の表皮をシートという)もある。ここで、このようなシートを真空成形するための真空成形装置について説明する。
図9は、シートを真空成形するための真空成形装置を示したものである。この真空成形装置は、突出部11を有し該突出部11の先端面にカット刃12が設けられたキャビティ型13と、前記突出部11が嵌合する凹部14を有するコア型15とを備えている。そして、シート16をキャビティ型13の上にセットし、コア型15を矢印Aのように移動させてシート16を型締めするとともに、シート16とキャビティ型13との間の空間Sを真空吸引することによって、カット刃12でシート16に穴16A(図11も参照)を形成しつつシート16をキャビティ型13の表面に密着させて、シート16に絞り成形加工を施すようにしている。
特開2006−192797号公報
しかしながら、上記従来の技術では、絞り成形加工時に、表皮材又はシート16に肉厚の薄い部分が生じてしまうという問題がある。この点について、例えばシート16を絞り成形加工する場合を例に説明する。
図10は、キャビティ型13の突出部11を示す斜視図である。突出部11は、上面から見たときに、長円形を成した長円形部11Aと、この長円形部11Aの側面中央から横方に延びた帯状部11Bとを備えている。また、長円形部11A及び帯状部11Bのそれぞれ中央に断面三角形状のカット刃12が設けられている。このカット刃12は刃渡りが長く、その刃渡りが長円形部11Aから帯状部11Bに亘って位置するよう配置されている。
図11は、キャビティ型13の上にシート16をセットした後、キャビティ型13の突出部11をコア型15の凹部14に嵌合させて、型締めを行ったシート16の斜視図である。シート16に対して型締めを行うと、シート16にはカット刃12によって長円形の穴16Aが開けられる。
従来の技術では、図11に示すように、シート16に対して型締めを行う際、シート16に長円形の穴16Aを開け、絞り成形時に、シート16がキャビティ型13の突出部11の側壁11C(図10参照)側へも十分に流れるようにしている。
しかしながら、従来の技術においては、図10に示すように、突出部11の側面に、該突出部11の内方へ凹んだ角部11Dが突出部11の基部11Eから先端面11Fまで形成されていると、絞り成形時に次のような問題が生じる。
すなわち、図11に示すように、絞り成形時に、シート16は矢印B1方向及びB2方向へはスムーズに流れて、突出部11の側壁11G,11H(共に図10参照)に接する部分の厚さは薄くならないが、シート16は矢印B3方向へはあまり流れず、突出部11の側壁11I(図10参照)に接する部分の厚さは薄くなってしまい、薄肉部16Bが生じるという問題がある。このような薄肉部16Bが生じると、シート16にシワや色調変化が発生し易くなって、シート16の外観不良の原因となる。
本発明の課題は、絞り成形加工する際に、シート材の厚さを均一にすることのできる真空成形装置、及び真空成形方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、突出部が形成され、該突出部の先端面に主カット刃が設けられた成形型を備え、前記成形型の表面にシート材を配置して、前記成形型と前記シート材との間の空間を真空吸引することにより、前記主カット刃で前記シート材に穴を形成しつつ前記シート材を前記成形型の表面に密着させて、前記シート材に絞り成形加工を施す真空成形装置であって、前記突出部の側面には、該突出部の内方へ凹んだ角部が該突出部の先端面まで形成され、前記突出部の先端面には、前記角部付近に、絞り成形加工時に前記シート材に穴を形成するための副カット刃が設けられ、前記主カット刃と前記副カット刃は互いに離間して配置されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、凹所が形成された第1の成形型と、前記凹所に挿入される突出部が形成され、該突出部の先端面に主カット刃が設けられた第2の成形型とを備え、前記第1の成形型と前記第2の成形型との間にシート材を配置して型締めするとともに、前記第2の成形型と前記シート材との間の空間を真空吸引することにより、前記主カット刃で前記シート材に穴を形成しつつ前記シート材を前記第2の成形型の表面に密着させて、前記シート材に絞り成形加工を施す真空成形装置であって、前記突出部の側面には、該突出部の内方へ凹んだ角部が該突出部の先端面まで形成され、前記突出部の先端面には、前記角部付近に、絞り成形加工時に前記シート材に穴を形成するための副カット刃が設けられ、前記主カット刃と前記副カット刃は互いに離間して配置されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2において、前記突出部が、長円形部と、該長円形部の側部から延設された帯状部とを有して、前記突出部の側面に前記角部が2つ形成されている場合、前記主カット刃としての刃渡りの長い1つの長カット刃と、前記副カット刃としての刃渡りの短い2つの短カット刃とが前記突出部の先端面にそれぞれ設けられ、かつ前記長カット刃は前記2つの角部の間に、前記短カット刃は前記長カット刃を挟んでそれぞれ配置されていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3において、前記短カット刃は、前記長カット刃に対して直角に配置されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項3において、前記短カット刃は、前記長カット刃に対して斜めに配置されていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項3〜5のいずれか一項において、前記長カット刃及び前記短カット刃は、刃先の高さが同一であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、突出部が形成された成形型の表面にシート材を配置して、前記成形型と前記シート材との間の空間を真空吸引することにより、前記突出部の先端面に設けられた主カット刃で前記シート材に穴を形成しつつ前記シート材を前記成形型の表面に密着させて、前記シート材に絞り成形加工を施す真空成形方法であって、前記突出部の側面に、該突出部の内方へ凹んだ角部が該突出部の先端面まで形成され、前記突出部の先端面のうち前記角部付近に副カット刃を設けるとともに、該副カット刃を前記主カット刃から離間させて配置することにより、絞り成形加工時に前記副カット刃によっても前記シート材に穴を形成することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、凹所が形成された第1の成形型と、前記凹所に挿入される突出部が形成された第2の成形型とを用意し、前記第1の成形型と前記第2の成形型との間にシート材を配置して型締めするとともに、前記第2の成形型と前記シート材との間の空間を真空吸引することにより、前記突出部の先端面に設けられた主カット刃で前記シート材に穴を形成しつつ前記シート材を前記第2の成形型の表面に密着させて、前記シート材に成形加工を施す真空成形方法であって、前記突出部の側面に、該突出部の内方へ凹んだ角部が該突出部の先端面まで形成され、前記突出部の先端面のうち前記角部付近に副カット刃を設けるとともに、該副カット刃を前記主カット刃から離間させて配置することにより、絞り成形加工時に前記副カット刃によっても前記シート材に穴を形成することを特徴とする。
本発明によれば、突出部の先端面に、角部両側の側壁から所定距離離れた位置に副カット刃を主カット刃とは別に設け、かつ主カット刃と副カット刃を互いに離間して配置したので、絞り成形加工する際、主カット刃に加えて副カット刃によってシート材に穴を開けることができる。これにより、絞り成形時に、シート材のすべての方向への流れをスムーズにすることができ、その結果、シート材の厚さを均一にすることができる。
実施例1による真空成形装置に用いられるキャビティ型の突出部を示す斜視図である。 実施例1による真空成形装置で型締めを行ったシートの斜視図である。 実施例1による真空成形装置の要部断面図である。 シートの厚さ測定箇所である、インストルメントパネルのコンビネーションメータ収納箇所の左側部分を示す図である。 図4におけるシートの厚さ測定結果を示す図である。 シートの厚さ測定箇所である、インストルメントパネルのコンビネーションメータ収納箇所の右側部分を示す図である。 図6におけるシートの厚さ測定結果を示す図である。 実施例2による真空成形装置に用いられるキャビティ型の突出部を示す斜視図である。 従来の真空成形装置の要部断面図である。 従来の真空成形装置に用いられるキャビティ型の突出部を示す斜視図である。 従来の真空成形装置で型締めを行ったシートの斜視図である。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
《実施例1》
図1は、本実施例に係る真空成形装置に用いられるキャビティ型21の突出部22を示す斜視図である。この突出部22は、上面から見ると、長円形を成した1つの長円形部22Aと、この長円形部22Aの側面中央から横方に延びた1つの帯状部22Bとを備えている。長円形部22Aと帯状部22Bとは一体的に形成されている。ここで、帯状部22Bは、その中心線L1が長円形部22Aの中心線L2に対して直角となるよう配置されている。なお、キャビティ型21は、成形型または第2の成形型を構成している。
長円形部22A及び帯状部22Bのそれぞれ中央に断面三角形状の主カット刃23が設けられている。この主カット刃23は刃渡りが長く、その刃渡りが長円形部22Aの中央から帯状部22Bの中央に亘って位置するよう、つまり、中心線L1上に配置されている。
図には示してないが、主カット刃23にはヒータが内蔵され、主カット刃23の刃先23Aは前記ヒータによって加熱されている。また、主カット刃23の下部には断熱材が内蔵され、前記ヒータによる熱が突出部22の先端面22Cへ逃げるのが防止されている。
本実施例では、突出部22の側面に、該突出部22の内方へ凹んだ角部22Dが突出部22の基部22Eから先端面22Cまで形成され、この先端面22Cには、角部22D片側の側壁22Gから所定距離離れた位置に、副カット刃24,25が主カット刃23とは別に設けられている。副カット刃24,25は主カット刃23を挟んで中心線L2上に配置されている。ここでは、中心線L1と中心線L2は直角を成しており、副カット刃24,25は、それぞれの刃先24A,25Aが主カット刃23の刃先23Aに対して直角となるように配置されている。
本実施例では、副カット刃24の刃先24Aと副カット刃25の刃先25Aは、主カット刃23の刃先23Aと同じ高さに設定されている。
図には示してないが、副カット刃24,25にもヒータが内蔵され、副カット刃24,25の各刃先24A,25Aは前記ヒータによって加熱されている。また、副カット刃24,25の下部には断熱材がそれぞれ内蔵され、前記ヒータによる熱が突出部22の先端面22Cへ逃げるのが防止されている。
副カット刃24と主カット刃23は互いに離間して配置され、副カット刃25と主カット刃23も互いに離間して配置されている。すなわち、副カット刃24の刃先24Aと主カット刃23の刃先23Aとの間には空間が形成されており、また、副カット刃25の刃先25Aと主カット刃23の刃先23Aとの間にも空間が形成されている。
次に、本実施例の作用について説明する。
図2は、シート材としてのシート26の型締め後の斜視図である。すなわち、図2は、キャビティ型21の上にシート26をセットした後、キャビティ型21の突出部22を、図3に示すコア型27の凹部28に嵌合させてシート26に型締めを行った際の斜視図である。なお、コア型27は第1の成形型を構成している。
シート26に対して、図3に示すように、シート26とキャビティ型21の突出部22との間の空間Sを真空吸引しつつ型締めを行うと、シート26は、主カット刃23の刃先23Aに接触して刃先23Aの熱で加熱され、これにより、シート26には、図2に示すように長円形の穴26Aが開けられる。同様に、シート26は、副カット刃24の刃先24A及び副カット刃25の刃先25Aにも接触して加熱され、これにより、シート26には円形の穴26B,26Cがそれぞれ開けられる。
本実施例においては、長円形の穴26A及び円形の穴26Cが開けられる際に、シート26は、図2に示すように、矢印C1方向及びC2方向へはスムーズに流れて、突出部22の側壁22F,22H(共に図1参照)に接する部分の厚さは薄くならない。また、長円形の穴26Aの横方に円形の穴26Cが形成されているので、シート26には、長円形の穴26Aと円形の穴26Cとの間で矢印C4,C5方向に張力が作用し、特に、矢印C4方向への張力によって、シート26は矢印C3方向へも十分に流れるようになり、突出部22の側壁22G(図1参照)に接する部分の厚さが薄くなってしまうという従来の問題点を解消することができる。同様の作用効果は、長円形の穴26Aと円形の穴26Bとの間でも生じている。
なお、長円形の穴26Aと円形の穴26C間の距離(つまり、主カット刃23の刃先23Aと副カット刃25の刃先25A間の距離)、及び長円形の穴26Aと円形の穴26C間の距離(つまり、主カット刃23の刃先23Aと副カット刃24の刃先24A間の距離)は狭い方が効果的である。
また、本実施例では、副カット刃24の刃先24Aと副カット刃25の刃先25Aが、主カット刃23の刃先23Aと同じ高さに設定されているので、絞り成形加工時に、シート26に長円形の穴26Aと円形の穴26B,26Cをほぼ同時に開けることができ、その結果、矢印C4,C5方向の張力を確実に作用させることが可能となる。
次に、インストルメントパネルのシートに対して、本実施例で示した副カット刃24,25を設けたキャビティ型21を用いて絞り成形加工を行って、加工後のシートの厚さ(板厚)を測定した。その結果について、図4〜7を用いて説明する。
図4はシートの厚さ測定箇所を示しており、具体的には、インストルメントパネルのシートのうちコンビネーションメータ収納箇所の左側部分を示している。図5はシートの厚さを測定した結果を示している。
測定する際に、該当測定箇所を手前側(車室内側)から奥側(車両前方側)に亘って番号1〜番号7の7箇所に分け、各箇所の厚さを測定した。図5に実線で示すように、手前側の番号1,2においては厚さが比較的薄いが、厚さの許容値0.30は満足しており、また、中央部の番号3〜5及び奧側の番号6,7においては、許容値0.30を越えており厚さは十分であった。
これに対して、従来のキャビティ型(つまり、副カット刃24,25が無く、主カット刃23だけのもの)では、図5に破線で示すように、手前側の番号1,2及び中央部の番号3〜5においては厚さが薄くなってしまい、許容値0.30を満足していなかった。なお、奧側の番号6,7は許容値0.30を満足していた。
図6もシートの厚さ測定箇所を示しており、具体的には、インストルメントパネルのシートのうちコンビネーションメータ収納箇所の右側部分を示している。図7はシートの厚さを測定した結果を示している。
測定する際に、該当測定箇所を手前側(車室内側)から奥側(車両前方側)に亘って番号1〜番号7の7箇所に分け、各箇所の厚さを測定した。図7に実線で示すように、手前側の番号1,2においては厚さが比較的薄いが、厚さの許容値0.30は満足しており、また、中央部の番号3〜5及び奧側の番号6,7においては、許容値0.30を越えており厚さは十分であった。
これに対して、従来のキャビティ型(つまり、副カット刃24,25が無く、主カット刃23だけのもの)では、図7に破線で示すように、手前側の番号1,2及び中央部の番号3〜5においては厚さが薄くなってしまい、許容値0.30を満足していなかった。なお、奧側の番号6,7は許容値0.30を満足していた。
《実施例2》
図8は実施例2を示している。本実施例では、キャビティ型21の突出部22上に副カット刃31,32が設けられているが、これらの副カット刃31,32は主カット刃23に対して斜めに配置されている。すなわち、副カット刃31はその刃先31Aが中心線L3上に、副カット刃32はその刃先32Aが中心線L4上にそれぞれ位置するように配置されており、これら中心線L3,L4は、主カット刃23の刃先23Aが位置する中心線L1に対して直角ではなく、中心線L1との交点Pがキャビティ型21の角部22Dに接近するよう傾斜している。そして、中心線L3,L4は中心線L1に関して線対称となっており、中心線L1と中心線L3とのなす角度をθ1、中心線L1と中心線L4とのなす角度をθ2としたとき、θ1=θ2に設定されている。
本実施例の場合も、実施例1と同様、図3に示すように、シート26とキャビティ型21の突出部22との間の空間Sを真空吸引しつつ、シーと26に対して型締めを行うと、シート26は、主カット刃23の刃先23Aに接触して刃先23Aの熱で加熱され、シート26には、図2に示したような長円形の穴26Aが開けられる。同様に、シート26は、副カット刃24の刃先24A及び副カット刃25の刃先25Aにも接触して加熱され、これにより、シート26には図2に示したような円形の穴26B,26Cがそれぞれ開けられる。
本実施例の場合も、実施例1と同様、長円形の穴26A及び円形の穴26B,26Cが開けられる際に、シート26は、図2に示すように、矢印C1方向及びC2方向へはスムーズに流れて、突出部22の側壁22F,22H(共に図1参照)に接する部分の厚さは薄くならない。また、長円形の穴26Aの横方に円形の穴26Cが形成されているので、シート16は、長円形の穴26Aと円形の穴26Cとの間で矢印C4,C5方向に引き伸ばされる。その結果、特に矢印C4方向へ引き伸ばされることによって、シート26は矢印C3方向へも十分に流れるようになり、突出部22の側壁22G(図1参照)に接する部分の厚さが薄くなってしまうという従来の問題点を解消することができる。同様の作用効果は、長円形の穴26Aと円形の穴26Bとの間でも生じている。
また、本実施例の場合も、長円形の穴26Aと円形の穴26C間の距離(つまり、主カット刃23の刃先23Aと副カット刃32の刃先32A間の距離)、及び長円形の穴26Aと円形の穴26C間の距離(つまり、主カット刃23の刃先23Aと副カット刃31の刃先31A間の距離)は狭い方が効果的である。
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
例えば、上記各実施例では、インストルメントパネルのシートのうちコンビネーションメータが収納される部分に本発明を応用したが、これに限らず、本発明はインストルメントパネルのシートのうちコンビネーションメータが収納される部分以外にも適用することができる。
また、本発明は、インストルメントパネルのシート以外の絞り成形加工にも適用することができる。
21 キャビティ型(成形型、第2の成形型)
22 突出部
22A 長円形部
22B 帯状部
22C 先端面
22D 角部
22E 基部
23 主カット刃
24,25 副カット刃
26 シート(シート材)
26A 長円形の穴
26B,26C 円形の穴
27 コア型(第1の成形型)
28 凹部
31,32 副カット刃
S 空間

Claims (8)

  1. 突出部が形成され、該突出部の先端面に主カット刃が設けられた成形型を備え、
    前記成形型の表面にシート材を配置して、前記成形型と前記シート材との間の空間を真空吸引することにより、前記主カット刃で前記シート材に穴を形成しつつ前記シート材を前記成形型の表面に密着させて、前記シート材に絞り成形加工を施す真空成形装置であって、
    前記突出部の側面には、該突出部の内方へ凹んだ角部が該突出部の先端面まで形成され、
    前記突出部の先端面には、前記角部付近に、絞り成形加工時に前記シート材に穴を形成するための副カット刃が設けられ、前記主カット刃と前記副カット刃は互いに離間して配置されていることを特徴とする真空成形装置。
  2. 凹所が形成された第1の成形型と、
    前記凹所に挿入される突出部が形成され、該突出部の先端面に主カット刃が設けられた第2の成形型とを備え、
    前記第1の成形型と前記第2の成形型との間にシート材を配置して型締めするとともに、前記第2の成形型と前記シート材との間の空間を真空吸引することにより、前記主カット刃で前記シート材に穴を形成しつつ前記シート材を前記第2の成形型の表面に密着させて、前記シート材に絞り成形加工を施す真空成形装置であって、
    前記突出部の側面には、該突出部の内方へ凹んだ角部が該突出部の先端面まで形成され、
    前記突出部の先端面には、前記角部付近に、絞り成形加工時に前記シート材に穴を形成するための副カット刃が設けられ、前記主カット刃と前記副カット刃は互いに離間して配置されていることを特徴とする真空成形装置。
  3. 前記突出部が、長円形部と、該長円形部の側部から延設された帯状部とを有して、前記突出部の側面に前記角部が2つ形成されている場合、
    前記主カット刃としての刃渡りの長い1つの長カット刃と、前記副カット刃としての刃渡りの短い2つの短カット刃とが前記突出部の先端面にそれぞれ設けられ、かつ前記長カット刃は前記2つの角部の間に、前記短カット刃は前記長カット刃を挟んでそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の真空成形装置。
  4. 前記短カット刃は、前記長カット刃に対して直角に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の真空成形装置。
  5. 前記短カット刃は、前記長カット刃に対して斜めに配置されていることを特徴とする請求項3に記載の真空成形装置。
  6. 前記長カット刃及び前記短カット刃は、刃先の高さが同一であることを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載の真空成形装置。
  7. 突出部が形成された成形型の表面にシート材を配置して、前記成形型と前記シート材との間の空間を真空吸引することにより、前記突出部の先端面に設けられた主カット刃で前記シート材に穴を形成しつつ前記シート材を前記成形型の表面に密着させて、前記シート材に絞り成形加工を施す真空成形方法であって、
    前記突出部の側面に、該突出部の内方へ凹んだ角部が該突出部の先端面まで形成され、
    前記突出部の先端面のうち前記角部付近に副カット刃を設けるとともに、該副カット刃を前記主カット刃から離間させて配置することにより、絞り成形加工時に前記副カット刃によっても前記シート材に穴を形成することを特徴とする真空成形方法。
  8. 凹所が形成された第1の成形型と、前記凹所に挿入される突出部が形成された第2の成形型とを用意し、
    前記第1の成形型と前記第2の成形型との間にシート材を配置して型締めするとともに、前記第2の成形型と前記シート材との間の空間を真空吸引することにより、前記突出部の先端面に設けられた主カット刃で前記シート材に穴を形成しつつ前記シート材を前記第2の成形型の表面に密着させて、前記シート材に成形加工を施す真空成形方法であって、
    前記突出部の側面に、該突出部の内方へ凹んだ角部が該突出部の先端面まで形成され、
    前記突出部の先端面のうち前記角部付近に副カット刃を設けるとともに、該副カット刃を前記主カット刃から離間させて配置することにより、絞り成形加工時に前記副カット刃によっても前記シート材に穴を形成することを特徴とする真空成形方法。
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