JP6333517B2 - 成形品の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形品の製造装置に関する。

成形品の製造装置として、樹脂シートを真空引きにより成形型に密着させて成形する真空成形装置がある。この真空成形装置では、成形型が複雑な凹凸等の形状を呈している場合、平板の樹脂シートが成形型の形状に追従しきれず、部分的に薄肉となったりシワが発生しやすいという問題がある。

この問題に対して特許文献１には、クランプ部材により樹脂シートをその一部にたるみが生じるように挟持する技術が記載されており、樹脂シートの一部にたるみを持たせた状態で真空成形することで、このたるみの部分において深く絞り成形したり、複雑な形状に成形して樹脂シートの薄肉化やシワ発生を防止する旨が記載されている。

特開２００９−３９８６２号公報

特許文献１の技術では、ある程度の成形型の凹凸形状に対しては有効と思われるが、高さのあるリブ等を形成する場合には対応できないおそれがある。また、真空成形装置は平板状の樹脂シートを部分的に表裏どちらか一方に突出させて成形するものであるから、その部分の他方側は凹んだ形状になるという制約を受け、たとえば樹脂シートのある部分において表裏どちらにも凸形状を設ける等の複雑な形状には対応できない。この場合、複雑な形状部を子部品として別途に構成し、真空成形装置で樹脂シートを成形して成形型から取り出した後、子部品を組み付ける方法が考えられる。しかし、この方法では真空成形工程の他に子部品の組み付け工程が必要となり、成形品の製造工程が増えるという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、複雑な形状の成形品も成形でき、かつ成形品の製造サイクルタイムの短縮化が可能な成形品の製造装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、樹脂シートからなる親部品に子部品を組み付ける製造装置であって、成形型に樹脂シートを吸着して親部品を成形する親部品成形手段と、成形型に移動可能に設けられ、吸着状態の親部品の一部をカシメ肉部として突出させる突状体を備えたカシメ肉部形成手段と、子部品を該子部品のカシメ部が前記カシメ肉部に臨むように吸着状態の親部品にあてがう子部品供給手段と、吸着状態の親部品の前記カシメ肉部を押し潰して子部品を組み付けるカシメ組み付け手段と、を備えることを特徴とする。
また、一対の前記成形型の間に配されるセンター型を有し、前記ブロー受け部材は前記センター型に取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、複雑な形状の成形については親部品とは別部材からなる子部品により対応できる。そして、親部品の成形工程とカシメによる親部品と子部品との組み付け工程とを略並行にできるため、成形品の製造サイクルタイムの短縮化が可能となる。
また、本発明は、前記子部品に、前記カシメ部を構成する開口部が形成され、前記突状体が移動して前記開口部を通過し、前記突状体の先端を覆っていた前記親部品が引き伸ばされることにより、前記カシメ肉部が前記開口部よりも突出形成されることを特徴とする。

また、本発明は、前記子部品供給手段は、成形型に対して進退自在な子部品供給ヘッドを備えた構成からなり、前記カシメ組み付け手段は、前記子部品供給ヘッドに該子部品供給ヘッドに対して進退自在に設けられたカシメヘッドを備えた構成からなることを特徴とする。

本発明によれば、子部品供給手段およびカシメ組み付け手段を簡単でコンパクトな構造にでき、製造装置の組立コストの低減および省スペース化が図れる。
また、本発明は、前記カシメヘッドに、前記突状体との干渉を避けるための逃げ孔が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、複雑な形状の成形品も成形でき、かつ成形品の製造サイクルタイムの短縮化が可能となる。

第１実施形態に係る成形品の製造装置の側断面図である。 第１実施形態に係る成形品の製造装置の動作説明図である。 成形品の一例を示す側断面図である。 第２実施形態に係る成形品の製造装置の動作説明図である。 第３実施形態に係る成形品の製造装置の動作説明図である。 カシメ肉部が破断しない場合の成形品の一例を示す側断面図である。

「第１実施形態」
図１において、本発明に係る成形品の製造装置（以降単に製造装置という）１は、樹脂シートＳを成形してなる親部品Ｊ１に子部品Ｊ２を組み付ける製造装置である。製造装置１は、成形型２に樹脂シートＳを吸着して親部品Ｊ１を成形する親部品成形手段３と、成形型２に設けられ、吸着状態の親部品Ｊ１の一部をカシメ肉部７（図２（ｃ））として突出させるカシメ肉部形成手段４と、子部品Ｊ２をこの子部品Ｊ２のカシメ部８がカシメ肉部７（図２（ｃ））に臨むように吸着状態の親部品Ｊ１にあてがう子部品供給手段５と、吸着状態の親部品Ｊ１のカシメ肉部７（図２（ｃ））を押し潰して子部品Ｊ２を組み付けるカシメ組み付け手段６と、を備える。

「成形型２および親部品成形手段３」
成形型２は、その上面が親部品Ｊ１を成形する成形面として構成されており、成形型フレーム９に設置されている。成形型２の下方には図示しない真空ポンプにより真空引きされる密閉状の吸引室１０が形成され、成形型２には成形面と吸引室１０とを連通する吸引孔１１が複数穿孔されている。樹脂シートＳは、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂からなり、予め加熱されて成形可能な状態で図示しない搬送装置により搬送され、成形型２に供給される。以上により、樹脂シートＳは、図２に示すように、吸引室１０および吸引孔１１を通して真空引きされて成形型２の成形面に吸着され、親部品Ｊ１として成形される。以上の成形型２および親部品成形手段３の構成は従来公知のものである。

「カシメ肉部形成手段４」
カシメ肉部形成手段４は、成形型２に対して移動可能に設けられる突状体１２を備えて構成される。突状体１２はたとえばその軸方向に沿って移動する軸状部材からなり、成形型２に形成されたガイド孔１４にガイドされて上昇することにより吸着状態の親部品Ｊ１の一部をカシメ肉部７として上方に突出させる。図１では突状体１２が最下降位置に位置した場合を示しており、上端周りが若干成形型２よりも上方に突出している。符号１３は突状体１２の駆動源であり、たとえばエアシリンダ等である。突状体１２はこのエアシリンダのロッドの上端に取り付けられている。

「子部品供給手段５」
子部品Ｊ２としては、たとえば成形型２の吸着のみでは成形が困難な形状を呈した部品である。また、材質も親部品Ｊ１と同じである必要はなく、金属やゴム等からなる部品であってよい。図１に示した子部品Ｊ２は、水平状に延設された基部１５と、基部１５の周囲から上方に立設される立上がり部１６とを有した形状からなる。なお、子部品Ｊ２としては、立上がり部１６を有さずに基部１５のみから構成された部材でもよい。基部１５には、前記突状体１２が挿通する孔や切欠き等からなる開口部１７が形成されており、この開口部１７の縁周りがカシメ部８として構成される。

成形型２の上方には上部フレーム１８が配設され、この上部フレーム１８には駆動源１９により昇降する子部品供給ヘッド２０が設けられている。この子部品供給ヘッド２０が子部品供給手段５を構成する。駆動源１９はたとえばエアシリンダである。子部品供給ヘッド２０は、その下端に子部品Ｊ２を取り付けた状態で下降することにより、子部品Ｊ２を親部品Ｊ１にあてがう。このとき子部品Ｊ２の開口部１７の縁部、すなわちカシメ部８はカシメ肉部７の周りに位置する。

本実施形態では、子部品Ｊ２を鋼板としてあり、昇降ヘッド２０に設けた磁石２１により子部品Ｊ２を子部品供給ヘッド２０の下端に取り付けている。しかし、本発明ではこれに限定されず、たとえば子部品供給ヘッド２０にクランプ機構を設けてこのクランプ機構で子部品Ｊ２を把持する構造や真空により子部品Ｊ２を吸着する構造等にしてもよい。また、子部品供給ヘッド２０に対しての子部品Ｊ２の供給形態についても本発明では特に限定されるものではなく、たとえば子部品供給ヘッド２０を子部品Ｊ２のストック箇所まで移動させて子部品Ｊ２を子部品供給ヘッド２０に取り付けるようにしてもよいし、図示しないロボットアーム等を用いて子部品Ｊ２を子部品供給ヘッド２０に取り付けるようにしてもよい。

「カシメ組み付け手段６」
子部品供給ヘッド２０には駆動源２２により昇降するカシメヘッド２３が設けられている。このカシメヘッド２３がカシメ組み付け手段６を構成する。駆動源２２はたとえばエアシリンダであり、ロッドが下方に向けて延設されるように子部品供給ヘッド２０内に配設されている。ロッドの下端に取り付けられたカシメヘッド２３は、子部品供給ヘッド２０に形成されたガイド孔２４にガイドされて下降し、カシメヘッド２３の下面により、突状体１２によって突出したカシメ肉部７を押し潰す。なお、カシメヘッド２３の下面には、カシメヘッド２３が下降した際に突状体１２との干渉を避けるための逃げ孔２５が形成されている。

「作用」
図２を参照して製造装置１の動作の一例を説明する。図２（ａ）は樹脂シートＳ(図１)が吸引室１０および吸引孔１１を通して真空引きされて成形型２の成形面に吸着され、親部品Ｊ１として成形された状態を示している。突状体１２は下降位置にあり、その上端周りは親部品Ｊ１により覆われている。また、子部品供給ヘッド２０、カシメヘッド２３は共にそれぞれの上昇位置に位置している。

図２（ａ）の状態から子部品供給ヘッド２０が下降し、図２（ｂ）に示すように、子部品Ｊ２が親部品Ｊ１にあてがわれる。子部品Ｊ２の開口部１７の縁周り、すなわち子部品Ｊ２のカシメ部８は、後に形成されるカシメ肉部７を囲むように位置する。

次いで図２（ｃ）に示すように突状体１２が上昇すると、突状体１２の上端を覆っていた親部品Ｊ１の一部が上方に引き伸ばされ、突状体１２の周面に沿ったカシメ肉部７として突出形成される。なお、図２（ｃ）では、カシメ肉部７の上端周りが引き伸ばされて突状体１２の上端において破断した様子を図示してあるが、破断することなくつながった状態であってもよい。この場合、図２（ｄ）のカシメ工程後に、突状体１２の上端にカシメ肉部７の残渣が残ることとなるが、たとえば図示しない除去装置により定期的にその残渣を突状体１２から除去する対処等をとればよい。また、カシメ肉部７を破断させる場合には、たとえば突状体１２の上部を尖端に形成したり、突状体１２を回転可能なドリル部材から構成すればよい。

また、図２（ｂ）で示したように子部品供給ヘッド２０が下降して子部品Ｊ２が親部品Ｊ１にあてがわれる工程と、図２（ｃ）で示したように突状体１２が上昇してカシメ肉部７が形成される工程との順序は逆であってもよいし、両工程が略同時に行われるものであってもよい。

次いで図２（ｄ）に示すようにカシメヘッド２３が下降し、カシメヘッド２３の下面によりカシメ肉部７が押し潰され、子部品Ｊ２のカシメ部８が親部品Ｊ１にカシメられ、成形品Ｊ（図３）として成形される。勿論、カシメ力の方が磁石２１の吸磁力よりも格段に強いので、成形後に子部品供給ヘッド２０が上昇した際には子部品Ｊ２は無理なく子部品供給ヘッド２０から外れる。

以上のように、親部品成形手段３とカシメ肉部形成手段４と子部品供給手段５とカシメ組み付け手段６とを備える製造装置１によれば、複雑な形状の成形については親部品Ｊ１とは別部材からなる子部品Ｊ２により対応できる。そして、真空成形による親部品Ｊ１の成形工程とカシメによる親部品Ｊ１と子部品Ｊ２との組み付け工程とを略並行にできるため、成形品Ｊの製造サイクルタイムの短縮化が可能となる。

また、子部品供給手段５として、成形型２に対して進退自在（本実施形態では昇降自在）な子部品供給ヘッド２０を備えた構成とし、カシメ組み付け手段６として、子部品供給ヘッド２０にこの子部品供給ヘッド２０に対して進退自在（本実施形態では昇降自在）に設けられたカシメヘッド２３を備えた構成とすれば、子部品供給手段５およびカシメ組み付け手段６を簡単でコンパクトな構造にでき、製造装置１の組立コストの低減および省スペース化が図れる。

「第２実施形態」
図４を参照して第２実施形態を説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は主に、カシメ時にカシメ肉部７を加熱するヒータ３１を設けた点と、カシメ肉部形成手段４の構成を変えた点の２点である。なお、第１実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する。

ヒータ３１はたとえばカシメヘッド２３の下面に臨むようにカシメヘッド２３に内蔵される。なお、本実施形態では、カシメヘッド２３に逃げ孔２５（図１）は形成されていない。

カシメ肉部形成手段４は、成形型２に対して移動可能に設けられる突状体１２と、突状体１２をカシメヘッド２３側に常時付勢する圧縮コイルばね３２とを備えて構成される。突状体１２の基端周り（下端周り）および圧縮コイルばね３２は、成形型２に形成されたばね収容室３３に収容されている。突状体１２の上端周りはばね収容室３３から上方に突出している。

「作用」
図４（ａ）は樹脂シートＳ(図１)が吸引室１０および吸引孔１１を通して真空引きされて成形型２の成形面に吸着され、親部品Ｊ１として成形された状態を示している。突状体１２は圧縮コイルばね３２の付勢力により最上昇位置にあり、その上端周りは成形型２の成形面から比較的大きく突出している。樹脂シートＳが成形型２の成形面に吸着されたときには、突状体１２の上端周りの周面に沿ってカシメ肉部７が突出形成されるようになっている。

図４（ａ）の状態から子部品供給ヘッド２０が下降し、図４（ｂ）に示すように、子部品Ｊ２が親部品Ｊ１にあてがわれる。子部品Ｊ２のカシメ部８はカシメ肉部７を囲むように位置する。

次いで図４（ｃ）に示すようにカシメヘッド２３が下降し、ヒータ３１からの加熱によりカシメ肉部７が軟化してスムースに押し潰されつつ、子部品Ｊ２のカシメ部８が親部品Ｊ１にカシメられる。突状体１２はカシメヘッド２３に押されることにより圧縮コイルばね３２の付勢力に抗して下方に移動、退避する。本実施形態では、図６に示すように、カシメ肉部７が破断して孔が形成されることなしに、子部品Ｊ２が親部品Ｊ１にカシメられるようになっている。

以上の第２実施形態によれば、ヒータ３１によりカシメ肉部７を加熱することでカシメ肉部７をスムースに押し潰すことができる。また、カシメ肉部形成手段４として、第１実施形態のように突状体１２を昇降させるためのエアシリンダ等の駆動源１３を要さず、カシメ肉部形成手段４が安価で済む。

「第３実施形態」
図５を参照して第３実施形態を説明する。第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、カシメ肉部形成手段４において突状体１２を成形型２の成形面に固定して設けたことにある。

「作用」
図５（ａ）は樹脂シートＳ(図１)が吸引室１０および吸引孔１１を通して真空引きされて成形型２の成形面に吸着され、親部品Ｊ１として成形された状態を示しており、突状体１２の周面にはカシメ肉部７が突出形成される。

図５（ａ）の状態から子部品供給ヘッド２０が下降し、図５（ｂ）に示すように、子部品Ｊ２が親部品Ｊ１にあてがわれる。子部品Ｊ２のカシメ部８はカシメ肉部７を囲むように位置する。

次いで図５（ｃ）に示すようにカシメヘッド２３が下降し、カシメヘッド２３の下面によりカシメ肉部７が押し潰され、子部品Ｊ２のカシメ部８が親部品Ｊ１にカシメられる。第１実施形態と同様、突状体１２は逃げ孔２５に退避するためカシメヘッド２３と干渉することはない。なお、この第３実施形態では、図３に示すように、カシメ肉部７が破断して孔が形成されて、子部品Ｊ２が親部品Ｊ１にカシメられる。そして、カシメ工程後に突状体１２の上端にカシメ肉部７の残渣７Ａが残ることとなるが、第１実施形態でも述べたように、図示しない除去装置により定期的にその残渣７Ａを突状体１２から除去する対処等をとればよい。

以上の第３実施形態によれば、カシメ肉部形成手段４として突状体１２を成形型２に固定して設けたので、第１実施形態のエアシリンダ等の駆動源１３や第２実施形態の圧縮コイルばね３２を要することがなく、カシメ肉部形成手段４が一層安価で済む。

１ 成形品の製造装置
２ 成形型
３ 親部品成形手段
４ カシメ肉部形成手段
５ 子部品形成手段
６ カシメ組み付け手段
７ カシメ肉部
８ カシメ部
１２ 突状体
２０ 子部品供給ヘッド
２１ 磁石
２３ カシメヘッド
３１ ヒータ
Ｊ 成形品
Ｊ１ 親部品
Ｊ２ 子部品

Claims (4)

1. 樹脂シートからなる親部品に子部品を組み付ける製造装置であって、
   成形型に樹脂シートを吸着して親部品を成形する親部品成形手段と、
   成形型に移動可能に設けられ、吸着状態の親部品の一部をカシメ肉部として突出させる突状体を備えたカシメ肉部形成手段と、
   子部品を該子部品のカシメ部が前記カシメ肉部に臨むように吸着状態の親部品にあてがう子部品供給手段と、
   吸着状態の親部品の前記カシメ肉部を押し潰して子部品を組み付けるカシメ組み付け手段と、
   を備えることを特徴とする成形品の製造装置。
2. 前記子部品に、前記カシメ部を構成する開口部が形成され、
   前記突状体が移動して前記開口部を通過し、前記突状体の先端を覆っていた前記親部品が引き伸ばされることにより、前記カシメ肉部が前記開口部よりも突出形成されることを特徴とする請求項１に記載の成形品の製造装置。
3. 前記子部品供給手段は、成形型に対して進退自在な子部品供給ヘッドを備えた構成からなり、
   前記カシメ組み付け手段は、前記子部品供給ヘッドに該子部品供給ヘッドに対して進退自在に設けられたカシメヘッドを備えた構成からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成形品の製造装置。
4. 前記カシメヘッドに、前記突状体との干渉を避けるための逃げ孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の成形品の製造装置。

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