JP6434632B2 - 樹脂成形方法及び成形型 - Google Patents

Description

本発明は、パネルの表面に樹脂成形物を形成する樹脂成形方法及び該方法に適した成形型に関する。

従来、自動車のサイドパネルアウターは、一枚の鋼板をプレス成形し、開口部を打ち抜くことにより製造されている。ところが、サイドパネルアウターはフロントドア及びリアドアに相当する部分に大きな開口部を備えており、この開口部を形成するために打ち抜かれた鋼板は多くの場合スクラップとなるので、歩留まりの低下が避けられないという問題がある。

前記問題を解決するために、サイドパネルアウターを上下に２分割することが考えられる。この場合、例えば、サイドパネルアウターを、フロントピラーの下端部、センターピラーの上部、リアピラーの下端部で分割する。このようにすると、サイドパネルアウターは、フロントピラー、センターピラー上部の基部、リアピラー及びクォーターパネルからなる上部ワークと、センターピラー下部及びロッカパネルからなる下部ワークとに分割される。

そこで、例えば、上部ワークの場合には、一方の上部ワークの凸部（リアピラー及びクォーターパネル）が、他方の上部ワークの凹部（センターピラーとリアピラーとの間の空間、フロントドア及びリアドアに相当）に納まるように配置する。この結果、フロントドア及びリアドアに相当する部分の大きな開口部を有効に利用することができ、鋼板の無駄を省いて歩留まりを向上させることができる。

ところで、サイドパネルアウターを上部ワーク及び下部ワークに２分割すると、両ワークを接合した接合部に間隙ができるので、この間隙を塞ぐシールを形成する必要がある。シールを形成する方法としては、例えば、ロボットハンドにシーラーガンを把持させ、シーラーガンから接合部に形成される間隙に沿ってシール剤を吐出させて塗布することによりシールを形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

実開平７−３１１６６号公報

しかしながら、上記従来技術によれば、上部ワーク又は下部ワークに製造誤差が存在する場合、その誤差が、シールの外観や性能に対して直接的に悪影響を及ぼすおそれがある。

また、形成されたシールの高さが、上部ワーク又は下部ワークの表面より高すぎたり、該表面に対するシール表面の角度が大きすぎたりすると、上部ワーク及び下部ワークがセンターピラー等を構成するものである場合には、自動車のドアを閉めた状態におけるセンターピラー等とドアとの間のシール性が悪化するおそれもある。

また、接合部に形成される間隙に沿って、シーラーガンからシール剤を単に吐出させただけでは、塗布されたシール剤の各部の形状が不揃いとなり、シールが形成された接合部が外部から見える場合には、十分な外観品質を得ることができないという不都合もある。したがって、シールとしての樹脂成形物を、ワークとしてのパネルの表面に、その製造誤差に拘わらず所望の形状で形成できる方法が望まれる。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、パネルの製造誤差に拘わらず所望の形状を有する樹脂成形物をパネルの表面に形成できる樹脂成形方法及び成形型を提供することにある。

第１発明は、パネルの表面に樹脂成形物を形成する樹脂成形方法であって、弾性体で構成された成形型を、その成形面と前記パネルの表面との間にキャビティを形成するように、該パネル上に設置する成形型設置工程と、前記成形型設置工程で設置された成形型の前記成形面に対して前記キャビティ側から付与される圧力に対する抗力を増強する抗力増強工程と、前記抗力増強工程の後、前記成形型設置工程で形成されたキャビティに樹脂を注入する樹脂注入工程と、前記樹脂注入工程で注入された樹脂を硬化させる樹脂硬化工程とを備え、前記成形面は、前記パネルの接合部に対応した長い形状を有するとともに横断面が成形型側に凹んだアーチ形状を有し、前記樹脂成形物の形成は、前記パネルの接合部をシールするために行われることを特徴とする。

第１発明によれば、成形型設置工程で成形型がパネルの表面に設置されるとき、成形型が弾性体で構成されているので、成形型の成形面はパネルの表面形状に追従する。そして、この成形面に対してキャビティ側から付与される圧力に対する抗力が抗力増強工程により増強された状態で、樹脂注入工程によりキャビティに樹脂が注入される。

したがって、樹脂が注入されるときには、成形面の抗力が増強されているので、樹脂から受ける圧力に対抗して成形面の形状が維持される。したがって、パネルの製造誤差に拘わらず、所望の形状を有する樹脂成形物を形成することができる。
また、成形型の成形面の横断面がアーチ形状を有するので、パネルの接合部をシールする長い形状の樹脂成形物を形成する際に、キャビティへ樹脂を注入するとき、樹脂の圧力を、成形面全体で均一に受けることができる。
第２発明は、パネルの表面に樹脂成形物を形成する樹脂成形方法であって、弾性体で構成された成形型を、その成形面と前記パネルの表面との間にキャビティを形成するように、該パネル上に設置する成形型設置工程と、前記成形型設置工程で設置された成形型の前記成形面に対して前記キャビティ側から付与される圧力に対する抗力を増強する抗力増強工程と、前記抗力増強工程の後、前記成形型設置工程で形成されたキャビティに樹脂を注入する樹脂注入工程と、前記樹脂注入工程で注入された樹脂を硬化させる樹脂硬化工程とを備え、前記樹脂は、光硬化性樹脂であり、前記成形型は、光を透過する材料で構成されており、前記樹脂硬化工程では、前記樹脂に対して、光を前記成形型を透過させて照射することにより該樹脂を硬化させることを特徴とする。
第２発明によれば、樹脂に光を照射するタイミングを選択することにより、適切なタイミングで樹脂を硬化させることができる。したがって、キャビティに樹脂を注入した直後に樹脂を硬化させて、樹脂の成形を迅速に行うことができる。

第３発明は、第１又は第２発明において、前記抗力の増強は、前記成形型において該成形面を構成する成形部の該成形面と反対側の面に圧力を付与することによって行われることを特徴とする。

第３発明によれば、抗力の増強が、成形部の成形面と反対側の面に圧力を付与することにより行われるので、成形面の形状に対する影響を抑制しながら当該抗力の増強を行うことができる。ここで、成形面と反対側の面に圧力を加える手段は任意のものでよい。

第４発明は、第３発明において、前記抗力の増強は、前記成形型において該成形面を構成する成形部の該成形面と反対側の面で構成される充填空間に流体を充填することによって行われることを特徴とする。

第４発明によれば、成形部の成形面と反対側の面が、充填された流体によって均一に支持されるので、成形面の抗力を均一に増強することができる。

第５発明は、弾性体で構成された成形型であって、所定の厚さを有し、厚さ方向における一方の側の面が、成形面としてパネルの表面の成形物に対応する部分を覆うことにより該パネルとの間にキャビティを形成する成形部と、前記成形部に隣接して設けられ、前記キャビティを形成している場合の前記パネルと密接して該キャビティに注入される樹脂が漏れるのを防止するシール部とを備え、前記シール部は、前記成形部の厚さ方向における他方の側の面に臨んで該面と交差する壁面を有し、前記成形部の他方の側の面の側には、該面と前記シール部の壁面とで囲われ、流体を充填することが可能な充填空間が設けられることを特徴とする。

第５発明によれば、成形型は、弾性体で構成されるので、パネルとの間でキャビティを形成するとき、成形部の成形面は、パネルの製造誤差に追従してキャビティを形成することができる。また、充填空間に流体を充填することにより、成形部に対してキャビティ側から付与される圧力に対する抗力を増強することができる。この増強により、キャビティに樹脂が充填されるときに、樹脂から受ける圧力により成形面が変形するのを防止することができる。したがって、パネルの製造誤差に拘わらず所望の形状を有する樹脂成形物をパネルの表面に形成することができる。

第６発明は、第５発明において、前記成形面は、前記パネルの接合部に沿って配置できるように該接合部の長さに対応する長さを有するとともに、その横断面がアーチ形状を有することを特徴とする。

第６発明によれば、成形型を成形面がパネルの接合部を覆うように配置してその接合部をシールする樹脂成形物を形成することができる。その際に、成形面とパネルとの間で形成されたキャビティに樹脂が注入されるとき、成形面がアーチ形状を有するので、樹脂から成形面に付与される圧力を、成形面全体にわたって均一なものにすることができる。

第７発明は、第５又は第６発明において、前記シール部の壁面の一部又は全部を覆うプレートを有することを特徴とする。

第７発明によれば、充填用空間に充填される流体によってシール部の壁面に圧力が付与されることがプレートにより回避されるので、該流体の圧力で成形型が変形するのを防止することができる。

第８発明は、第５〜第７発明において、前記シール部はその前記壁面に垂直な方向の厚さを有し、該厚さは前記成形部の最大の厚さよりも厚いことを特徴とする。

第８発明によれば、成形部は、シール部よりも薄いので、成形型をパネルの表面に配置する際に、成形部の周囲におけるパネルの高さのばらつき（製造誤差）に対して容易に追従することができる。また、シール部は、成形部よりも厚いので、パネルに押圧されるときにその剛性を良好に維持し、成形部における意図しない変形を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る成形型がパネルの接合部に配置されたときの成形型本体を示す斜視図である。 図１の成形型本体を有する成形型を示す斜視図である 図２の成形型の断面等を示す図である。 成形型設置工程で成形型をパネルの接合部に設置したときの様子を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂成形方法によりパネルの接合部に形成された樹脂成形物の一例を示す斜視図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。実施形態の成形型は、自動車のサイドパネルアウターのようなパネルの接合部の上に配置され、その接合部をシールする樹脂成形物を成形するために用いられる。図１では、パネル１の接合部上に配置された成形型の成形型本体２が示されている。

図２に示すように、成形型３は、弾性体で構成された成形型本体２と、成形型本体２を部分的に覆うプレート４とで構成される。成形型本体２を構成する弾性体としては、一般的なシリコンゴム、例えば信越シリコーン社のＫＥ−１３１０ＳＴ（商品名）を用いることができる。

図３は、図２の成形型３の断面５部分に対応する断面図である。図３に示すように、成形型本体２は、パネル１の表面６の成形物に対応する部分を覆うことによりパネル１との間にキャビティ７を形成する成形部８と、成形部８の両側に隣接するシール部９とを備える。

図４に示すように、成形部８は、所定の厚さ（最大の厚さ）ｄ１を有し、厚さ方向における一方の側の面が、キャビティ７を形成する曲面状の成形面１０を形成している。成形面１０は、パネル１の接合部１１（より詳細にはパネル１上の間隙１１ａ）に沿って配置できるように、接合部１１の長さに対応する長さを有するとともに、その横断面は、成形部８側に凹んだアーチ形状を有する。

各シール部９は、成形部８の厚さ方向における他方の面である背面１２と直交し又は交差する壁面１３を有する。また、各シール部９は、その壁面１３に垂直な方向の厚さｄ２を有し、該厚さｄ２は成形部８の厚さｄ１よりも大きい。各シール部９には、キャビティ７を形成している場合のパネル１と密接してキャビティ７に注入される樹脂が漏れるのを防止するシール面１４が設けられる。

プレート４は、図２のように、成形型本体２の上面側からその長さ方向の両側面側の成形部８端部に到る部分を覆うとともに、図３のように、各シール部９の壁面１３を覆い、成形部８の背面１２とともに、非圧縮流体を充填することが可能な充填空間１５を形成する。すなわち、成形部８の背面１２の側には、背面１２とシール部９の壁面１３とで囲まれた充填空間１５が設けられる。プレート４は、成形型本体２の上面側からその長さ方向の両側面側の成形部８端部に到る部分の一部を覆うものであってもよい。

図２に示すように、プレート４には、充填空間１５に非圧縮流体を充填するための注入口１６が上部に設けられ、該非圧縮流体を排出するための排出口１７が最下部に設けられる。

図３のように、注入口１６には、非圧縮流体の注入ユニット１８の供給口１９が接続され、排出口１７には、注入ユニット１８の回収口２０が接続される。非圧縮流体としては、水や工業用油が用いられる。

シール部９の上面には、エアシリンダ２１により加圧される加圧面２２が設けられる。これにより、加圧面２２をエアシリンダ２１で加圧することによって、シール面１４をパネル１に押し付けて、キャビティ７内の樹脂がシール部９とパネル１との間から漏れるのを防止できるように構成されている。

シール面１４には、その長さ方向に沿って凹状の条溝２３が設けられる。条溝２３は、シール面１４をパネル１に押し付けるときの面圧を増大させて、シール面１４によるシール性を向上させる機能を有する。

樹脂成形物の成形に用いられる樹脂としては、光硬化性樹脂が用いられる。成形型本体２、プレート４及び非圧縮流体は、光を透過する材料で構成されており、キャビティ７に充填された樹脂には、光を照射して硬化させることができるようになっている。

この構成において、パネルの表面における樹脂成形物の形成は、次のような成形型設置工程、抗力増強工程、樹脂注入工程、及び樹脂硬化工程を経て行われる。

（１）成形型設置工程では、成形型３を、その成形面１０とパネル１の表面との間にキャビティ７を形成するようにパネル１上に設置する。この設置は、図４に示すように、パネル１の接合部１１を、間隙１１ａを中心として成形面１０が覆い、かつシール部９のシール面１４がパネル１の表面に密接するようにして行われる。このパネル１との密接性を確保するために、シール部９上面の加圧面２２がエアシリンダ２１によって加圧される。

このとき、成形型本体２が弾性体であるため、シール面１４は、パネル１の表面形状の製造誤差による予期しない変化に対して良好に追従しながら該表面に密着する。また、接合部１１における一方の側のパネル１部分と、他方の側のパネル１部分との間に、製造誤差によって多少の段差や狂いがある場合でも、成形部８は、シール部９に比べて薄いので、かかる段差等に対して良好に追従しながら、接合部１１を覆う。

（２）抗力増強工程では、設置された成形型３の成形面１０が支持し得る圧力（成形面１０に対してキャビティ７側から付与される圧力に対する抗力）を増強する。この増強は、注入ユニット１８で非圧縮流体を成形型３の充填空間１５に充填することにより行われる。充填完了後は、キャビティ７に注入される樹脂の固化が完了するまで、充填空間１５に対する非圧縮流体の出入りは阻止される。

これにより、成形面１０は、充填された非圧縮流体によって成形部８側から均一にかつ確固として支持され、キャビティ７側からの圧力が加わっても変形し難いように保護された状態となる。

（３）樹脂注入工程では、上記（１）の成形型設置工程で形成されたキャビティ７に樹脂を注入する。注入する樹脂としては、光硬化性樹脂が用いられる。樹脂の注入は、成形型３の両端部で開口したキャビティ７の一方の側の開口部から、樹脂が他方の開口部に達するまで行われる。

このとき、成形面１０は、注入される樹脂からの圧力を受けるが、その横断面はアーチ形状を有するので、その圧力の値は、成形面１０全体にわたって均一な値となる。そして、成形面１０は、上述の抗力増強工程で保護されているので、樹脂からの圧力によって変形することはない。また、上述のようにシール部９のシール面１４がパネル１の表面に密着しているので、樹脂がシール面１４とパネル１表面との間から漏出することもない。

（４）樹脂硬化工程では、上記（３）の樹脂注入工程で注入された樹脂を硬化させる。すなわち、光を透過する材料で構成されている成形型３及び非圧縮流体を通して、キャビティ７内の光硬化性樹脂に光を照射することにより、その樹脂を硬化させる。これにより、図５に示すような、パネル１の接合部１１を覆う樹脂成形物２４が形成される。

以上のように、本実施形態によれば、成形型３が弾性体で構成されているので、パネル１のばらつき（製造誤差）のある表面形状に成形面１０を追従させながら、成形型３をパネル１上に設置することができる。そして、この成形面１０が、抗力増強工程によって、支持し得る圧力が増強された状態で、キャビティ７に樹脂が注入されるので、樹脂から受ける圧力に対抗して成形面の形状が維持される。したがって、パネル１の表面形状に追従した所望の形状を有する樹脂成形物２４を形成することができる。

例えば、パネル１がセンターピラー等を構成するものであり、その接合部に対するシーラーとして樹脂成形物を形成する場合には、ドアを閉めた状態におけるセンターピラー等とドアとの間のシール性の悪化や、ドアを開けたときに見える外観の劣化を防止するために、樹脂成形物の形状や寸法について制約を受ける。本実施形態によれば、かかる制約に対して、良好に対応することができる。

また、成形面１０が支持し得る圧力の増強は、充填空間１５に流体を充填することによって行われるので、成形面１０全体にわたって均一に、支持し得る圧力の増強を行うことができる。また、流体が非圧縮性のものであるため、成形面１０は、キャビティ７内の樹脂からの圧力を確固として支持し、その形状を維持することができる。

また、成形面１０の横断面がアーチ形状を有するので、キャビティ７への樹脂の注入に際し、樹脂の圧力を、成形面１０全体で均一に受けることができる。

また、キャビティ７に注入する樹脂として光硬化性樹脂を用い、成形型３等を、光を透過する材料で構成したので、樹脂注入直後に樹脂を硬化させて、樹脂成形物の成形を迅速に行うことができる。

また、シール部９の壁面１３を覆うプレート４を有するので、充填空間１５に充填される流体によって壁面１３に圧力が付与されて成形型３が変形するのを防止することができる。

また、成形部８は、シール部９よりも薄いので、成形部８の長さ方向に交差する方向におけるパネル１の高さのばらつきに対して容易に追従することができる。また、シール部９は、成形部８よりも厚いので、パネル１に対して押し付けられたときにその剛性によって形状を良好に維持することができる。

なお、本発明は実施形態に限定されない。例えば、充填空間１５に充填する流体として、非圧縮流体に代えて、空気等の圧縮可能な流体を用いてもよい。また、充填空間１５には、粉体や半流動体などの他の物体を充填するようにしてもよい。また、シール部９上面の加圧面２２を加圧する手段として、エアシリンダ２１に代えて、他の加圧手段を用いてもよい。

また、パネル１の接合部１１に限らず、パネル１の他の部分に樹脂成形物を形成する場合に本発明を適用してもよい。また、抗力増強工程で成形面１０が支持し得る圧力（成形面１０に対してキャビティ７側から付与される圧力に対する抗力）を増強する手段として、充填空間１５に流体を充填する代わりに、成形部８の成形面１０の背面１２を押す手段を用いてもよい。また、成形部８に埋め込んだ磁石に対して、成形面１０と反対側に配置したコイルに通電することにより成形面１０方向の力を付与する手段を用いてもよい。
また、キャビティ７を形成する曲面状の成形面１０の横断面形状は、アーチ形状に限らず、他の曲面状の形状、例えば複数のアーチ形状が並んだ形状や波型の形状であってもよい。
また、成形部８における背面１２の幅と成形面１０の幅は、同一でなくてもよく、背面１２の幅が成形面１０の幅より大きくても、又は小さくてもよい。

１…パネル、２…成形型本体、３…成形型、４…プレート、７…キャビティ、９…シール部、１０…成形面、１１…接合部、１２…背面、１３…壁面、１４…シール面、１５…充填空間、１６…注入口、１７…排出口、１８…注入ユニット、１９…供給口、２０…回収口、２１…エアシリンダ、２２…加圧面、２３…条溝、２４…樹脂成形物。

Claims (8)

1. パネルの表面に樹脂成形物を形成する樹脂成形方法であって、
   弾性体で構成された成形型を、その成形面と前記パネルの表面との間にキャビティを形成するように、該パネル上に設置する成形型設置工程と、
   前記成形型設置工程で設置された成形型の前記成形面に対して前記キャビティ側から付与される圧力に対する抗力を増強する抗力増強工程と、
   前記抗力増強工程の後、前記成形型設置工程で形成されたキャビティに樹脂を注入する樹脂注入工程と、
   前記樹脂注入工程で注入された樹脂を硬化させる樹脂硬化工程とを備え、
   前記成形面は、前記パネルの接合部に対応した長い形状を有するとともに横断面が成形型側に凹んだアーチ形状を有し、前記樹脂成形物の形成は、前記パネルの接合部をシールするために行われることを特徴とする樹脂成形方法。
2. パネルの表面に樹脂成形物を形成する樹脂成形方法であって、
   弾性体で構成された成形型を、その成形面と前記パネルの表面との間にキャビティを形成するように、該パネル上に設置する成形型設置工程と、
   前記成形型設置工程で設置された成形型の前記成形面に対して前記キャビティ側から付与される圧力に対する抗力を増強する抗力増強工程と、
   前記抗力増強工程の後、前記成形型設置工程で形成されたキャビティに樹脂を注入する樹脂注入工程と、
   前記樹脂注入工程で注入された樹脂を硬化させる樹脂硬化工程とを備え、
   前記樹脂は、光硬化性樹脂であり、
   前記成形型は、光を透過する材料で構成されており、
   前記樹脂硬化工程では、前記樹脂に対して、光を前記成形型を透過させて照射することにより該樹脂を硬化させることを特徴とする樹脂成形方法。
3. 前記抗力の増強は、前記成形型において該成形面を構成する成形部の該成形面と反対側の面に圧力を付与することによって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂成形
   方法。
4. 前記抗力の増強は、前記成形型において該成形面を構成する成形部の該成形面と反対側の面で構成される充填空間に流体を充填することによって行われることを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形方法。
5. 弾性体で構成された成形型であって、
   所定の厚さを有し、厚さ方向における一方の側の面が、成形面としてパネルの表面の成形物に対応する部分を覆うことにより該パネルとの間にキャビティを形成する成形部と、
   前記成形部に隣接して設けられ、前記キャビティを形成している場合の前記パネルと密接して該キャビティに注入される樹脂が漏れるのを防止するシール部とを備え、
   前記シール部は、前記成形部の厚さ方向における他方の側の面に臨んで該面と交差する壁面を有し、
   前記成形部の他方の側の面の側には、該面と前記シール部の壁面とで囲われ、流体を充填することが可能な充填空間が設けられることを特徴とする成形型。
6. 前記成形面は、前記パネルの接合部に沿って配置できるように該接合部の長さに対応する長さを有するとともに、その横断面がアーチ形状を有することを特徴とする請求項５に記載の成形型。
7. 前記シール部の壁面の一部又は全部を覆うプレートを有することを特徴とする請求項５に記載の成形型。
8. 前記シール部はその前記壁面に垂直な方向の厚さを有し、該厚さは前記成形部の最大の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項５に記載の成形型。