JP6767733B2 - 熱成形モールド装置並びにその製造及び使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の装備品要素又は内部の内張りの要素、特に適応した仕方で形成されていて、物体内に形成された隆起パターンを備え又は備えていない熱可塑性材料のシート又はプレートを含み又はこれによって構成されたこの種の要素の実現の分野に関する。

特に、本発明の目的は、シート又はプレートから始まって負圧下における部品の成形による製造を行うためのモールド装置及びこのモールド装置を用いた製造方法にある。

負圧下での成形（英語表現による名称：“Negative Vacuum Forming”（負真空成形）という名称で良く知られている）による部品の種々の製造方法が技術の現状において既に知られている（これについは、例えば、仏国特許第２９００８６２号明細書、米国特許出願公開第２０１３／０２２１６９８号明細書を参照されたい）。

一般に、この種の方法では、プラスチック材料のシート又はプレートを予熱し、次にモールドの２つの部分（又は、モールド半部）相互間に配置し、モールドは、閉鎖中、シート又はプレートを予備成形し、モールドの完全な閉じ後に、相対的な真空を部品の目に見えるフェースに接触するモールドの部分の高さ位置で加えて部品の最終的な成形を実現する。最後に、圧力を加えている間、表面吸い出しにより、隆起パターン又はしぼ付けを（吸引を受けたモールドの部分上に存在するネガのパターン）を目に見える表面上に実現する。

真空によるこの成形法は、多くの利点を有しており、これらのうちでとりわけ、特に、目に見える表面が備える必要のあるパターン及び変形の品質が優れていること並びにこれらの局所化が正確であることが挙げられる。

それにもかかわらず、パターンを局所的にせよ変更しなければならない場合及び／又は１つ又は幾つかの特定の変形が予想される場合、例えば同一部品の互いに異なるバージョンについて、これらバージョンのうちの或る特定のものが小規模な又は局所的な違い（所与のアクセサリに適合するための所与の補強材の高さ又は形態の改造、局所的に変形したゾーンの存否の管理、機器の取り付け又は固定ゾーンのドラフト又は顕著な装飾要素の創出等）によってのみ互いに異なっている場合であっても、部品のバージョンと同数のモールド部分（少なくとも、目に見えるフェースのための）を揃える必要がある。

加うるに、同一の部品の種々のバージョンの２つの製造段階相互間におけるモールドの部分の必要な交換により、機器及び作業員の効率及び生産性が低下し、モールドの部分に迅速な変更を行うことができる特定の手段の入手が必要である。

仏国特許第２９００８６２号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０２２１６９８号明細書

本発明は、即ち、上述の不都合を軽減することを目的としている。

この趣旨で、本発明は、その目的を達成する手段として、熱可塑性材料で作られたシートで始まる薄い壁を備えた部品の実現のための熱成形モールド装置であって、モールド装置は、実質的に互いに相補した型の作業面を備えたモールドの２つの部分を含み、部分のうちの少なくとも一方は、モールドの開き状態及び閉じ状態を定めるために可動式であり、モールドの２つの部分のうちの一方は、シートをその表面に圧接する吸引手段を有し、モールドの２つの部分相互間に形成されたキャビティは、モールドの閉じ状態では実質的に気密封止されている、モールド装置において、モールドの２つの部分のうちの少なくとも一方は、閉じ状態において、モールド内に設けられたシートの局所変形を行う少なくとも１つの手段を有し、この手段は、周縁を備えた１つの中空成形部分を含み、中空成形部品は、吸引源に選択的に連結可能であり又は押し下げ状態にすると共に一方において成形部品が熱成形部品の壁と密接した状態に、それどころか引っ込められた状態に或いはせいぜい局所変形手段を支持したモールドの一部分の表面に触れるところの近くに配置された折り畳み位置と、他方において成形部品の周縁がモールドの他方の部分を持ち上げる熱成形部品の壁に押し付けられる配備位置との間で変位可能であることを特徴とするモールド装置を提供する。

本発明は又、上述の成形装置を用いた製造方法に関する。

本発明の内容は、本発明を限定することなく一実施例として提供されると共に添付の図面を参照して行われる実施形態の好ましい形態に基づいて以下の説明により、良好に理解され、図面において、図１〜図６は、本発明のモールド装置の概略断面図及び側面図を示し、本発明の方法に従って１つの薄壁部品の製造の互いに異なる連続して、即ち、それぞれ且つ連続的に行われる動作段階を示している。

モールドの２つの部分が互いに離された状態で配置され（開放及び空になったモールド）、好ましくは予熱された熱成形樹脂のシートを定位置に配置する動作段階を示す図である。 モールドの２つの部分を近づけ（部品を予備成形し）、次にモールドを気密閉鎖し、吸引を実施して部品を近くに配置することによってモールドの上側部分に当ててこれと同じ形にし、最後に、繰り返しパターンをレリーフ状態（モールドの上側部分の表面上に存在するパターンのネガのバージョン）で印刷する動作段階を示す図である。 合致部品／シートと接触状態にある局所変形手段を伸長変位させる動作段階を示す図である。 局所変形手段の高さ位置で真空をかける（好ましくは、モールドの上側部分の高さ位置での真空の抑制後）動作段階を示す図である。 局所変形手段を引っ込み位置に引っ込み変位させる（変形手段高さ位置での真空を除き又は吸引力を抑制した後）動作段階を示す図である。 モールドを開き、そして成形部品を取り出す動作段階を示す図である。

添付の設計図は、熱可塑性材料で作られたシート２で始まる薄壁２″を備えた部品２の具体化のための熱成形モールド装置を示している。

このモールド装置１は、実質的に互いに相補した形態の作業面を備えたモールドの２つの部分３，３′（図示の実施例では、上側部分及び下側部分）を有し、これら部分のうちの少なくとも一方は、モールドの開き状態及び閉じ状態を定めるよう動くことができる。さらに、２つの成形部分３，３′のうちの一方３′は、シート２をその表面に押し付ける吸引手段を有し、キャビティ１′がモールドの閉じ状態で実質的に気密封止されているモールドの２つの部分３，３′相互間に形成されている。

記載を単純化するため、封止のための手段、真空下における吸引手段及びモールドの部分３，３′を変位させる手段は、添付の図には示されていない。

本発明に従って、モールドの２つの部分３，３′のうちの少なくとも一方３は、その閉鎖状態ではモールド部分３，３′内でのシート２′の局所変形を行う少なくとも１つの手段４を有し、かかる手段４は、周縁５′を備えた１つの中空成形部品５を有し、かかる中空成形部品を吸引源に選択的に連結することができ又は押し下げ状態にすると共に一方において成形部品５が熱成形部品２の壁２″と密接した状態に、それどころか引っ込められた状態に或いはせいぜい局所変形手段４を支持したモールドの一部分３の表面に触れるところの近くに配置された折り畳み位置と、他方において成形部品５の周縁５′がモールドの他方の部分３′を持ち上げる熱成形部品２の壁２″に押し付けられる配備位置との間で変位させることができる。

専門家の容易に理解するところによれば、上述の構成では、任意の局所的に変形したゾーン１３なしで、１つ又は幾つかのゾーン１３が存在した状態で、或いは、更に、組をなす先行するゾーン１３を備えた状態で同一のモールド１を備えた同一の部品２の種々のバージョンを実現することができ、他方、複数個の手段４が想定され、それぞれの部品２の製造中、これらの手段のうちのどれもが用いられず、或いは、これらのうちの幾つか又は全てが用いられる。さらに、これら互いに異なるバージョンを所望の順序で製造することができ、しかも、追加の局所変形部を得るために必要な補足的時間を除き、製造された部品の面で生産性又は出力に影響を及ぼさないで選択することができる（又は、指令によって与えられることができる）。それにもかかわらず、この期間のうちの少なくとも一部分は、いずれの場合においても、モールド内で新たに成形された部品２の十分な冷却を可能にするために必要である。

局所的な押し下げが行われないようにするのを回避するため、周縁５′は、有利には、圧力下における接触中、熱成形部品２の壁２″で実質的に密閉されたチャンバ７を画定することができる圧縮継手５″を備えている。

加うるに、周縁５′は、変形したゾーン１３の周縁１３′について模索された形態に適合していて、特に、シート２′の破断及びかくして部品２の壁２″の破断を回避するために少なくとも僅かに丸くされ又は湾曲しているプロフィール（特に、エッジプロフィールを備えた内側フェース）を備えている。このように、周縁５′の形態（実際には、この周縁の内方側部の合致）は、部品２の局所的に変形したゾーン１３の周縁１３′の形態を定める。

他の設計が可能であるが、有利には、中空成形部品５は、可動式に、最終的にはモールド３のそれぞれの部分に設けられた凹部８内で並進案内状態で設けられ、案内は、好ましくは、成形部品５の配備位置においても保証されることが考えられる。

添付の図１〜図６に基づく本発明の実施態様によれば、有利にはシェルの形態をした中空成形部品５は、好ましくは容易に交換可能な仕方で少なくとも１つの軸方向支持体９に取り付けられ、この軸方向支持体は、吸引チャネルを備え、或いは成形部品の壁に設けられると共に成形部品５の内部合致フェース５′″で終端した少なくとも１つの開放横行部５″又は補助チャネルに連結された吸引導管９′が軸方向支持体を横切って延びている。

実際の設計上の変形例によれば、中空成形部品５の両方向変位は、中空成形部品５を受け入れるモールドの部分３に取り付けられ又はこの中に配置された空気圧又は油圧アクチュエータ１０によって実現され、中空成形部品５の摺動案内は、アクチュエータ１０及び／又は特定の追加の案内構造体によって実現される。

添付の図に一例として提供された実施態様は、単一の手段４を示している。

それにもかかわらず、提供されてはいない変形例では、モールドの同一の部分３，３′に取り付けられ又は取り付けられておらず、選択的に且つ別個独立に作動可能な少なくとも２つの局所変形手段４を想定することができる。

また、図１〜図６に一実施例として示されているように、局所変形手段４は、モールドの第１の部分３に取り付けられ、モールドの第２の部分３′は、繰り返しパターン１１を備えた作業面、即ち、しぼ付き表面を備え、第２の部分は、この第２の部分をシート２′の近くに設けられた吸入手段によって繰り返しパターン１１を備えた表面に押し付けることができる分布状態の吸引手段（図示せず）を備えている。

モールド装置１の汎用性を高めるため、特に、部品２の互いに異なるバージョンの製造の観点で多様性を高めるため、１つの又は各中空部品５を軸方向支持体９又はアクチュエータ１０の円筒形ロッドに取り外し可能且つ交換可能な仕方で固定するのが良い。

本発明は又、その目的を達成する手段として、上述のモールドの装置１の実施によって熱可塑性材料で作られたシート２′で始まる薄い壁を備えた部品２を製造する方法であって、部品２は、特定の形態を備えた少なくとも１つの局所ゾーン１３を有し又は有していない形式の方法を提供する。

この方法は、最終的には予熱を受けるシート２′をモールドの２つ部分３，３′相互間に配置するステップと、モールドを閉じてモールドの２つ部分３，３′相互間に密閉キャビティを形成し、最終的にシート２′を予備成形するステップと、吸引又は吸い出しの影響下においてシートをモールドの部分のうちの一方の表面にぴったりと合致させることによって、シートに塑性変形を施して部品２を得、最後にモールドを開き、そして結果として得られた熱成形部品を取り出すステップとを含む。

本発明によれば、この方法は、必要ならば、選択された仕方で且つ得られるべき部品２のバージョンに応じて、シート２′をモールドの２つの部分３，３′のうちの追加の一方に押し付けることによってシート２′の合致後に且つモールドが塑性変形を可能にする状態にある仕方で、シート２′の少なくとも１つの局所変形部を実現するステップを更に含み、この又は各局所変形１３は、モールドの２つの部分３，３′のうちの一方内に設けられると共に一方のモールド部分をシート２′の壁２″に押し付けることによって変位させられる中空成形部品５内のシート２′のそれぞれの部分の吸引によって実施される。

本発明の有利な特徴のうちの１つによれば、シート２′の局所変形の実現ステップ又は段階は、以下の作業、即ち、
‐中空成形部品５をその折り畳み位置から、中空成形部品がシート２′に対する制御された圧力下で支持される配備位置に変位させ、かくして、部品２の壁２″を成形する作業、
‐吸引力を加え又は中空成形部品５の押し下げを実施してシート２′を局所的に変形させ、該シートを成形部品５の合致部５′″の内部フェースの表面に押し付ける作業、
‐吸引力を除き又は押し下げを抑制する作業、
‐中空成形部品５をその折り畳み位置に向かって変位させる作業とから成る。

一実施例として、特に、シート２がポリエチレン、ポリプロピレン又はポリ塩化ビニルという形式の材料から成る場合、このシート２は、吸引段階による成形中、約１８０℃〜約２１０℃の温度状態になるために予熱され、手段４による次のオプションとしての局所変形段階は、材料が依然としてこれが可塑的に変形可能な状態にあるとき、即ち、約１５０℃〜約１７０℃の温度状態にある間に実施される。

最適化された生産制御との関係で、この製造方法は、選択的に、例えば部品１の所望のバージョンの面で多様化されたクライアントの指図の再区分けに起因して得られる定められた製造期間中に且つ製造プログラムに応じて、特定の変形又は形態の１つ又は数個の局所ゾーン１３を有し又は有さない部品２を製造するステップを含む。

上述の先行した記載内容との関連において、この製造方法は、部品２の製造のための２つのサイクル又はプログラム相互間に互いに異なるバージョンを更に含み、この製造方法は、１つ又は数個の中空成形部分５を交換するよう互いに異なる形態及び観点で局所的に変形された１つ又は２つ以上のゾーン１３を提供しなければならない。

最後に、図６に示されているように、本発明は又、薄い壁２″を備えた熱成形部品２によって形成され又はかかる熱成形部品２により提供される露出フェースを備えた装備品要素又は内側の内張りの要素に関する。この部品２は、その壁２″の局所変形部又は特定の局所形態、即ち、中空変形部、及び好ましくは表面上の繰り返しパターン又はレリーフ１１を備えた少なくとも局所ゾーン１３を有する。

本発明によれば、熱成形部品２は、上述の製造方法によって得られ、この熱成形部品は、例えばアクセサリを受け入れる凹部を形成する少なくとも１つの中空変形部１３並びに部品２の表面全体上に存在するレリーフ状の繰り返しパターンを有する。

当然のことながら、本発明は、添付の図面に示された上述の実施態様には限定されない。本発明の保護範囲から逸脱することなく、改造が、即ち、互いに異なる要素の構成の観点又は均等技術の置換によって可能である。

Claims (13)

1. 熱可塑性材料で作られたシートで始まる薄い壁を備えた部品の実現のための熱成形モールド装置であって、前記モールド装置は、実質的に互いに相補した型の作業面を備えたモールドの第１の部分及び第２の部分を含み、前記部分のうちの少なくとも一方は、前記モールドの開き状態及び閉じ状態を定めるために可動式であり、前記モールドの前記第１の部分及び第２の部分のうちの一方は、前記シートをその表面に吸引する吸引手段を有し、前記モールドの前記第１の部分及び第２の部分相互間に形成されたキャビティは、前記モールドの前記閉じ状態では実質的に気密封止されている、モールド装置（１）において、
   前記モールドの前記第１の部分及び第２の部分（３，３′）のうちの前記第１の部分（３）は、前記閉じ状態において、前記モールド内に設けられたシート（２′）の局所変形を行う少なくとも１つの手段（４）を有し、前記手段（４）は、周縁（５′）を備えた１つの中空成形部品（５）を含み、前記中空成形部品は、吸引源に選択的に連結され又は押し下げ状態にすると共に一方において前記中空成形部品（５）が、熱成形部品（２）の壁（２″）と密接した状態にされつつ、引っ込められた状態或いはせいぜい局所変形手段（４）を支持した前記モールドの前記第１の部分（３）の表面に触れるところの近くに配置された引っ込み位置と、他方において前記中空成形部品（５）の周縁（５′）が前記熱成形部品（２）の前記壁（２″）に押し付けられ、前記モールドの前記第２の部分（３′）に対して止まる配備位置との間で変位可能であり、
   前記第１の部分及び第２の部分（３，３′）のうちの前記第２の部分（３′）は前記シート（２′）の外表面を形成する前記モールドの前記作業面を形成し、前記局所変形手段（４）の前記中空成形部品（５）は前記シート（２′）の裏面又は背面に面する前記第１の部分及び第２の部分（３，３′）のうちの前記第１の部分（３）内に取付けられ、前記局所変形手段（４）は、前記局所変形手段（４）が前記配備位置に位置するとき、前記シート（２′）の外表面に傷を生じさせずに前記シートの裏面又は背面側に前記シート（２′）の内側への局所変形を形成させるように形成され、
   前記中空成形部品（５）を介した吸引が作動されるとき、前記シート（２′）の内側への局所変形が形成され、
   前記中空成形部品（５）を介した吸引が作動されないとき、前記シート（２′）は、前記シート（２′）の内側への局所変形を形成することなく、前記第２の部分に吸引されることにより形成される、モールド装置。
2. 前記中空成形部品（５）の前記周縁（５′）は、圧力下における接触中、前記熱成形部品（２）の前記壁（２″）と一緒になって実質的に密閉されたチャンバ（７）を画定することができる圧縮継手（５″）を備えている、請求項１記載のモールド装置。
3. 前記中空成形部品（５）は、可動式に、前記モールドのそれぞれの部分に設けられた凹部（８）内で案内移動されるように設けられる、請求項１又は２記載のモールド装置。
4. 有利にはシェルの形態をした前記中空成形部品（５）は、容易に交換可能な仕方で少なくとも１つの軸方向支持体（９）に取り付けられ、前記軸方向支持体は、吸引チャネルを備え、或いは前記成形部品の前記壁に設けられると共に前記中空成形部品（５）の内部合致フェース（５′″）で終端した少なくとも１つの開放横行部（５″）又は補助チャネルに連結された吸引導管（９′）が前記軸方向支持体を横切って延びている、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のモールド装置。
5. 前記中空成形部品（５）の両方向変位は、前記中空成形部品（５）を受け入れる前記モールドの前記第１の部分（３）に取り付けられ又はこの中に配置された空気圧又は油圧アクチュエータ（１０）によって実現され、前記中空成形部品（５）の摺動案内は、前記アクチュエータ（１０）及び／又は特定の追加の案内構造体によって実現される、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のモールド装置。
6. 少なくとも２つの局所変形手段（４）が前記モールドの同一の部分内に設けられた状態で提供されると共に選択的に且つ別個独立に作動可能である、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のモールド装置。
7. 前記局所変形手段（４）は、前記モールドの前記第１の部分（３）内に取り付けられ、前記モールドの前記第２の部分（３′）は、繰り返しパターン（１１）を備えた作業面、即ち、しぼ付き表面を備え、前記第２の部分は、該第２の部分を前記シート（２′）の近くに設けられた吸入手段によって繰り返しパターン（１１）を備えた前記表面に押し付けることができる分布状態の吸引手段を備えている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のモールド装置。
8. １つ又は各中空成形部品（５）は、前記軸方向支持体（９）又は前記アクチュエータ（１０）の円筒形ロッドに取り外し可能且つ交換可能な仕方で固定されている、請求項４又は５記載のモールド装置。
9. 請求項１〜８のうちいずれか一に記載のモールド装置の実施によって熱可塑性材料で作られたシートで始まる薄い壁を備えた部品を製造する方法であって、前記部品は、特定の形態を備えた少なくとも１つの局所ゾーンを有し、最終的には予熱を受けるシートを前記モールドの前記第１の部分及び前記第２の部分の相互間に配置するステップと、前記モールドを閉じて前記モールドの前記第１の部分及び前記第２の部分の相互間に密閉キャビティを形成して最終的に前記シートを予備成形するステップと、吸引又は吸い出しの影響下において前記シートを前記モールドの前記部分のうちの一方の表面にぴったりと合致させることによって、前記シートに塑性変形を施して前記部品を実現し、前記モールドを開き、そして結果として得られた熱成形部品を取り出すステップとを含み、
   前記方法は、選択された仕方で且つ得られるべき前記熱成形部品（２）のバージョンに応じて、前記シート（２′）を前記モールドの前記第１の部分及び前記第２の部分（３，３′）のうちの追加の一方に押し付けることによって前記シート（２′）の合致後に且つ前記モールドが塑性変形を可能にする状態にある仕方で、前記シート（２′）の少なくとも１つの局所変形を実現するステップを更に含み、前記局所変形（１３）は、前記モールドの前記第１の部分及び前記第２の部分（３，３′）のうちの一方内に設けられると共にこの一方内の部分を前記シート（２′）の壁（２″）に押し付けることによって変位させられる中空成形部品（５）内の前記シート（２′）のそれぞれの部分の吸引によって実施される、製造方法。
10. 前記シート（２′）の局所変形の実現ステップは、以下の作業、即ち、
    ‐前記中空成形部品（５）をその引っ込み位置から、前記中空成形部品が前記シート（２′）に対する制御された圧力下で支持される配備位置に変位させ、かくして、前記熱成形部品（２）の前記壁（２″）を成形する作業、
    ‐吸引力を加え又は前記中空成形部品（５）の押し下げを実施して前記シート（２′）を局所的に変形させ、該シートを前記成形部品（５）の合致部（５′″）の内部フェースの表面に押し付ける作業、
    ‐前記吸引力を除き又は前記押し下げを抑制する作業、
    ‐前記中空成形部品（５）をその引っ込み位置に向かって変位させる作業とから成る、請求項９記載の製造方法。
11. 前記製造方法は、選択的に、部品（１）の所望のバージョンの面で多様化されたクライアントの指図の再区分けに起因して得られる定められた製造期間中に且つ製造プログラムに応じて、特定の変形又は形態の１つ又は数個の局所ゾーン（１３）を有する前記熱成形部品（２）を製造するステップを含む、請求項９又は１０記載の製造方法。
12. 前記製造方法は、前記熱成形部品（２）の製造のための２つのサイクル又はプログラム相互間に互いに異なるバージョンを含み、前記製造方法は、１つ又は数個の中空成形部品（５）を交換するよう互いに異なる形態及び観点で局所的に変形された１つ又は２つ以上のゾーン（１３）を提供しなければならない、請求項９〜１１のうちいずれか一に記載の製造方法。
13. 薄い壁を備えた熱成形部品（２）によって形成され又は前記熱成形部品により提供される露出フェースを備えた装備品要素又は内側の内張りの要素を製造する方法であって、壁（２″）の局所変形部又は特定の局所形態、即ち、中空変形部、及び繰り返しパターン又はレリーフ（１１）を備えた少なくとも局所ゾーン（１３）を有する前記熱成形部品（２）を製造するステップと、前記熱成形部品（２）は、請求項９〜１１のうちいずれか一に記載の製造方法の介在によって前記熱成形部品（２）を得るステップと、アクセサリを受け入れる凹部を形成する少なくとも１つの中空変形部（１３）並びに最終的に、前記部品の表面全体上に存在するレリーフ状の繰り返しパターンを有する前記熱成形部品（２）を製造するステップと、中空成形部品内での前記シート（２′）のそれぞれの部分の吸引によって得られた前記熱成形部品（２）を形成するシート（２′）の局所塑性変形部から成る前記中空変形部（１３）を製造するステップとを備える、装備品要素又は内側の内張りの要素を製造する方法。