JP7047135B2 - ワーク成形装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ワーク本体に表皮材を接着するワーク成形装置に関する。
従来より、車両のインストルメントパネル等には、所定形状に成形された樹脂製のワーク本体に、柔軟で皮革のような風合いの表皮材を接着した積層体が使用されている。このような積層体は、ワーク本体の上に接着剤を介して表皮材を重ね合わせ、真空吸引して空気層を除去しながら上型及び下型との間に挟み込んで加圧して成形される(例えば、特開2005-178218号公報)。
特開2005-178218号公報は、ワーク本体(基材)の上に表皮材を載置する際に、ワーク本体の表皮材を積層しない非接着部位を遮蔽板で覆い、表皮材の余分な部分をマスキングする成形方法を開示する。
ところが、特開2005-178218号公報の技術では、ワーク本体のサイズが大型化すると、遮蔽板のサイズも大きくする必要があり、遮蔽板が重くなって装置の動作が緩慢になってしまう。
そこで、本発明は、より生産性に優れ、ワーク本体の一部に表皮材を接着させない非積層部を設けるのに好適なワーク成形装置を提供することを目的とする。
本発明の一観点は、ワーク本体と表皮材とを積層したワークを挟持するとともに、前記ワーク本体及び表皮材を吸着可能な一対の金型を有する型部材と、前記型部材の側方に配置され、前記表皮材を保持するとともに、前記ワーク本体に前記表皮材を接着しない非接着部位において、前記ワーク本体の保持位置と前記表皮材の保持位置とに段差を設ける表皮材保持部と、前記非接着部位の前記段差に配置されて前記ワーク本体の前記非接着部位の上方を覆う進退部材と、を備えた、ワーク成形装置にある。
本発明に係るワーク成形装置によれば、表皮材を積層しない非接着部位のワーク本体を進退部材で覆うことにより、ワーク本体と表皮材とを離間させることができる。また、このワーク成形装置は、進退部材のみを進退動作させればよいので、装置構成を小型化でき、その動作も迅速となる。
以下、本発明の好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
(第1実施形態)
本実施形態のワーク成形装置10は、例えば、車両のインストルメントパネルを構成する樹脂製のワーク本体12(図5A参照)に、柔軟な表皮材14(図5A参照)を接着して積層する際に用いられる。ワーク本体12は、車室に露出し表皮材14を接着させることが求められる接着部位12aと、他部材への固定等に用いられ、表皮材14が接着されない非接着部位12bとを備えている。ワーク成形装置10は、表皮材14がワーク本体12の非接着部位12bに接着されないように、表皮材14をワーク本体12から離間させた状態に保つように構成されている。以下、ワーク成形装置10の各部についてさらに説明する。
本実施形態のワーク成形装置10は、例えば、車両のインストルメントパネルを構成する樹脂製のワーク本体12(図5A参照)に、柔軟な表皮材14(図5A参照)を接着して積層する際に用いられる。ワーク本体12は、車室に露出し表皮材14を接着させることが求められる接着部位12aと、他部材への固定等に用いられ、表皮材14が接着されない非接着部位12bとを備えている。ワーク成形装置10は、表皮材14がワーク本体12の非接着部位12bに接着されないように、表皮材14をワーク本体12から離間させた状態に保つように構成されている。以下、ワーク成形装置10の各部についてさらに説明する。
図1に示すように、ワーク成形装置10は、型部材16と、表皮材保持部18と、進退部材20と、枠部材22と、排気装置24とを備える。このうち、型部材16は、下型32と上型34とを備えて構成される。下型32は、枠部材22に保持されている。下型32は、後述するワーク本体12の形状に沿った形状に形成された表面32bを有する本体32aと、本体32aの底部に設けられた排気口32cとを備えている。本体32aは、多孔質材又は複数の通気路を備えてなり、通気性を有している。排気口32cは配管を通じて排気装置24に連通している。すなわち、下型32は、表面32b付近の空気を本体32a及び排気口32cを通じて排気することができる。
下型32の表面32bには、図2Aに示すように、ワーク本体12の接着部位12a(図4A参照)が配置される接着領域32b1と、ワーク本体12の非接着部位12b(図4A参照)が配置される非接着領域32b2とが設けられている。非接着領域32b2と接着領域32b1との間には段差が設けられており、非接着領域32b2は、接着領域32b1よりも低い位置に段差を介して形成されている。
図1に示すように、上型34は、不図示の押圧手段によって保持されており、押圧手段の押圧動作に伴って下型32側に押し付けられる。上型34は、下型32の表面32b、シャッター板36及び表皮材保持部18の上面に対応する形状の表面34bが形成された本体34aを備えている。本体34aは、通気性を有する多孔質材料又は複数の通気路を備えてなり、その側部及び上端部は気密性を有する被覆材34cで覆われている。被覆材34cの上端部には、排気口34dが設けられている。排気口34dは、配管を介して排気装置24に連通している。上型34は、通気性を有する本体34a及び排気口34dを介して表面34b付近の空気を排気することができる。
枠部材22は、下型32を支持する支持部22aと、支持部22aから上方に延び出た第1側壁部22b及び第2側壁部22cと、支持部22aの下端側に形成された収容凹部28と、収容凹部28を塞ぐ底板部25とを備えている。
支持部22aは、下型32を支持する板状の部材であり、下型32の下に配置されている。支持部22aは、下型32よりも広い範囲にわたって形成される。支持部22aの一端部からは、第1側壁部22bが上方に延び出て形成されている。第1側壁部22bは、下型32から離間して形成されており、第1側壁部22bと、下型32との間の支持部22aの上には、進退部材20が設置されている。
また、支持部22aの他端側には、下型32の側部に隣接して第2側壁部22cが上方に延び出て形成されている。第2側壁部22cは、下型32の側部を支持するとともに、下型32の側部を通じたエアの流入を防ぐ被覆材として機能するように構成されている。支持部22a、第1側壁部22b及び第2側壁部22cは、エアが流入する隙間がないように、一体的に形成され、その内側に空室30が形成されている。なお、支持部22a、第1側壁部22b、第2側壁部22cは、別部材をシール部材を介して接合したものであってもよい。
表皮材保持部18は、支持部22aの上方に対向配置された板状部材であり、第1側壁部22bから下型32に向けて延び出ている。表皮材保持部18は、第1側壁部22bと一体的に形成されており、空室30の上端部を構成する。表皮材保持部18は、上面18bと、下面18aと、先端面18cとを備えている。上面18bは、ワーク本体12の接着部位12aに接着されない表皮材14の余りの部分が載置される。上面18bは、表皮材14(図5A参照)の固着を防ぐために、離型性を有する材料で被覆されている。必要に応じて、上面18bにシリコーンオイル等の離型剤が塗布されていてもよい。
下面18aは、支持部22aに対向して形成された面であり、支持部22aと略平行な面として形成されている。先端面18cは、上面18bの先端よりも下面18aの先端が下型32に接近して延び出るように傾斜した傾斜面として構成されている。表皮材保持部18の下面18aは、下型32の接着領域32b1と概ね同じ高さに形成されており、下型32の非接着領域32b2よりも高い位置に配置されている。
すなわち、表皮材保持部18は、図2Aに示すように、表皮材14の保持位置を、ワーク本体12の保持位置(接着領域32b1)に対して上方に段差(高さ方向の差)を設けるように構成されている。この表皮材保持部18は、空室30が減圧された際に表皮材14に加わる大気圧の一部を受け持って表皮材14を支持する。
図1に示すように、枠部材22の空室30には、進退部材20が設けられている。図3に示すように、進退部材20は、支持部22aに固定された駆動手段21を備えている。駆動手段21は、例えばエアシリンダよりなり、固定部材21bを介して支持部22aに固定されている。駆動手段21はロッド21aを備え、ロッド21aを押し出し又は引き込むように動作する。
ロッド21aには、上方に向けて延び出た支柱38が接合され、その支柱38の上端部には、下型32側(図の右側)に延び出たシャッター板36が設けられている。また、支柱38の下端部には、スライダ23bとガイドレール23aとを備えた案内部材23が設けられている。ガイドレール23aは、ロッド21aの移動方向に沿って延在するとともに、支持部22aに固定されている。スライダ23bは、ガイドレール23aに沿って摺動する。シャッター板36は、駆動手段21がロッド21aを引き込むことで、下型32側に進出し、駆動手段21がロッド21aを送り出すことで、表皮材保持部18の下に後退する。
図2Aに示すように、本実施形態の進退部材20は、シャッター板36の進出位置において、その先端部が下型32の接着領域32b1の端部に近接して配置される。進出位置でのシャッター板36の高さは、下型32の非接着領域32b2よりも高く、シャッター板36は、非接着領域32b2の上方に離間して配置される。また、シャッター板36の上面36aには、凸部39が上方に突出して形成されている。
凸部39は、表皮材保持部18の下面18aと対向する上面39bと、シャッター板36の先端側を向いた端面39aとを備えている。端面39aは、シャッター板36の上面36aに対して略垂直な面として形成されている。なお、端面39aは、上面36aに対して垂直な面に限定されるものではなく、傾斜した面であってもよい。端面39aは、シャッター板36の進出位置において、表皮材保持部18の先端部18eと略同じ位置となる部位に形成されている。
凸部39の上面39bは、シャッター板36の表皮材保持部18の下への退避動作を容易にするべく、所定の間隔d1を開けるように形成されている。この間隔d1は、後述する下型32の真空引きの際に表皮材14(図6参照)が破れるのを防ぐために、表皮材14の厚さよりも小さな値とすることが好ましい。また、シャッター板36の上面36aと、表皮材保持部18の下面18aとの間隔d2は、シャッター板36の退避動作の際に表皮材14を巻き込む(図8A参照)のを防ぐために、表皮材14の厚さの2倍以上の値とすることが好ましい。
図2Bに示すように、進退部材20を完全に退避させた退避位置では、シャッター板36全体が表皮材保持部18の下方に配置される。これにより、図中の領域Dに示す部分が開放され、シャッター板36によって妨げられることなく、ワーク本体12の搬入又は搬出が可能となる。退避位置では、シャッター板36は、表皮材保持部18の先端部18eの下方又は、それよりも下型32から離間する方向(図の右方向)に位置するように構成されている。
なお、上記のシャッター板36及び表皮材保持部18は、例えば鋼材(SPCC又はSS400)等により形成され、その厚みは例えば2.6mm以上とすることができる。また、凸部39の厚みは、5mm程度とすることができる。シャッター板36と表皮材保持部18との隙間の間隔d1は2mm以下とすることが好ましい。また、シャッター板36の表面は、離型性に優れる材料で覆われていることが好ましい。
図1に示すように、枠部材22の内部には収容凹部28が形成されている。収容凹部28には、下型32及び表皮材保持部18に張り付いたワーク17(図7A参照)を剥がすための離型部材26が設けられている。離型部材26は、不図示の駆動手段で上昇するエジェクタープレート26cと、エジェクタープレート26cから上方に延び出た押しピン26a、26bを備えている。押しピン26aは、枠部材22及び下型32を貫通する孔に挿入されており、押しピン26bは枠部材22及び表皮材保持部18を貫通する孔に挿入されている。駆動手段の動作によりエジェクタープレート26cが上昇すると、押しピン26a、26bが上方に押し出され、下型32に張り付いたワーク本体12及び、表皮材保持部18に貼り付いた表皮材14を引きはがすことができる。
本実施形態のワーク成形装置10は、以上のように構成され、以下その動作について説明する。
図4Aに示すように、まず、ワーク成形装置10にワーク本体12が搬入される。その際に、ワーク成形装置10の進退部材20は、退避位置に位置しており、シャッター板36は、表皮材保持部18の下方に収納された状態となっている。ワーク本体12は、接着部位12aが下型32の接着領域32b1に配置され、非接着部位12bが下型32と表皮材保持部18との間の開口を通じて空室30内に挿入される。非接着部位12bは、下型32の非接着領域32b2に配置される。ワーク本体12の上面(接合面)には接着剤が塗布されていてもよい。
その後、図4Bに示すように、駆動手段21を動作させて、進退部材20を進出位置に変位させる。これにより、シャッター板36がワーク本体12の非接着部位12bを覆うように配置される。
次に、図5Aに示すように、ワーク成形装置10に表皮材14を搬入する。表皮材14は、少なくとも、第2側壁部22cから、第1側壁部22bまでの範囲を覆うように配置されており、枠部材22と下型32との隙間、シャッター板36とワーク本体12との隙間、及びシャッター板36と表皮材保持部18との隙間を覆って塞ぐように設置される。なお、表皮材14の下面(接合面)には、接着剤が塗布されている。表皮材14には、ワーク成形装置10への搬入に先立って所定温度に加熱して軟化させる処理を行ってもよい。
その後、図5Bに示すように、上型34を押し下げて上型34の表面34bと、下型32の表面32bとの間でワーク本体12及び表皮材14とを押圧して密着させる。さらに、排気装置24(図1参照)を動作させて、図5B中の矢印Bに示すように、排気口34dを介して上型34の排気を行う。これにより、表皮材14と上型34との間の空気が排気されて、表皮材14のしわや凹凸が除去される。
その後、図5B中の矢印Aに示すように、排気口32cを介して下型32の排気を行う。これにより、ワーク本体12と表皮材14との間の空気が除去されて、ワーク本体12と表皮材14との密着が進む。その際に、表皮材14で覆われた空室30内の空気も排気されて空室30が減圧状態となる。
図6に示すように、空室30が減圧状態となった際に、表皮材14には大気圧が作用することにより、表皮材14をワーク本体12に向けて押圧する力が作用する。本実施形態のワーク成形装置10では、ワーク本体12の非接着部位12bの上方を進退部材20のシャッター板36で覆っているため、表皮材14がワーク本体12から離間した状態に保たれる。これにより、ワーク本体12の非接着部位12bに表皮材14が接着されるのを防ぐことができる。また、シャッター板36に凸部39を設けたことにより、シャッター板36と表皮材保持部18との間の間隙が、表皮材14の厚みよりも狭い間隔d1にまで狭められている。これにより、表皮材14に矢印が示すように、大気圧が作用した場合であっても、表皮材14が間隙に引き込まれて破れるのを防ぐことができる。すなわち、表皮材14を凸部39の39aに作用する大気圧による力を、凸部39の39aが受け持つ。なお、間隔d1は、例えば2mm以下とすると好適である。
その後、図7Aに示すように、上型34が取り外される。その後、ワーク本体12及び表皮材14の搬出を可能とするために進退部材20を退避位置に変位させる動作を行う。
本実施形態のワーク成形装置10では、図8Bに示すように、進退部材20のシャッター板36の上面36aと、表皮材保持部18の下面18aとの間隔d2が、表皮材14の厚みの2倍以上に形成されている。これにより、シャッター板36を退避位置に変位させる際に、シャッター板36と表皮材保持部18の下面18aとの間に表皮材14が噛み込まれるのを防ぐことができる。
なお、図8Aの比較例に係るシャッター板136に示すように、表皮材保持部18の下面18aと、シャッター板136との間隔が表皮材14の厚みの2倍以下である場合には、表皮材保持部18とシャッター板136との間に、表皮材14が図示のように重ね合わされるように噛み込んで、表皮材14の上下方向から付勢力Fが作用する。その結果、表皮材14を引き込む力Sが、表皮材14の張力Tに勝り、表皮材14が引き込まれるトラブルが発生してしまうことがある。
これに対し、図8Bに示すように、本実施形態のワーク成形装置10では、表皮材保持部18の下面18aとの間隔d2が、表皮材14の厚みの2倍以上に形成されているので、噛み込んだ表皮材14の上下から付勢力Fが働くことがない。その結果、シャッター板36の移動にともなう表皮材14の噛み込みを防止できる。
その後、図7Bに示すように、エジェクタープレート26cを上昇させることで、押しピン26a、26bを、下型32の表面32b及び表皮材保持部18の上面18bから突出させる。これにより、下型32からワーク本体12が離間するとともに、表皮材保持部18の上面18bから表皮材14が剥離する。その後、ワーク本体12に表皮材14が積層されたワーク17を搬出することで、ワーク本体12への表皮材14の接着が完了する。
本実施形態のワーク成形装置10は、以下の効果を奏する。
本実施形態のワーク成形装置10は、ワーク本体12と表皮材14とを積層したワーク17を挟持するとともに、ワーク本体12及び表皮材14を吸着可能な一対の金型(下型32及び上型34)を有する型部材16と、型部材16の側方に配置され、表皮材14を保持するとともに、ワーク本体12に表皮材14を接着しない非接着部位12bにおいて、ワーク本体12の保持位置(接着領域32b1)と表皮材14の保持位置とに段差を設ける表皮材保持部18と、進出位置において非接着部位12bの段差に配置されてワーク本体12の非接着部位12bの上方を覆う進退部材20と、を備えている。このような構成により、進退部材20のみを進退させることにより、ワーク本体12の非接着部位12bを覆うことができるので、可動部の小型化に伴って装置構成が小型化される。またワーク成形装置10の動作が迅速化刺される。
ワーク成形装置10において、さらに、表皮材14をワーク本体12の上に配置する際に進退部材20を非接着部位12bに向けて進出させ、表皮材14とワーク本体12の接着後に進退部材20を進出位置から退避させる駆動手段21を備えていてもよい。このように、進出位置において進退部材20がワーク本体12の非接着部位12bを覆うことにより、非接着部位12bへの表皮材14の接着を防止することができるとともに、表皮材14を進退部材20が保護して表皮材14の破損を防ぐことができる。この場合、進退部材20を表皮材保持部18の下に退避させてもよい。これにより、装置構成のコンパクト化が図れる。
上記のワーク成形装置10において、進退部材20と表皮材保持部18との間には、表皮材14の厚さの2倍以上の間隔d2が設けられていてもよい。これにより、進退部材20を退避位置に移動させる際に、表皮材14の進退部材20と表皮材保持部18との間の隙間への、噛み込みを防ぐことができる。この場合、進退部材20には、進退方向に垂直であって表皮材保持部18側に向けて突出した凸部39が設けられていてもよい。この凸部39を設けることにより、進出位置において、表皮材保持部18と進退部材20との間隙が狭められる。そのため、下型32の排気に伴って表皮材14に大気圧が作用した場合であっても、表皮材14の破損を防止できる。なお、凸部39の突出長さ(厚み)は、例えば、5mm程度とすることができる。
上記のワーク成形装置10において、進退部材20の凸部39の端面39aは、進退部材20の進出位置において、表皮材保持部18の先端部18eと略同じ位置に形成されてもよい。これにより、進退部材20の進出位置において、表皮材保持部18と進退部材20との隙間付近の凹凸が減り、表皮材14の破損を防止できる。
(第2実施形態)
図9に示すように、本実施形態では、進退部材20Aのシャッター板36Aの形状において、第1実施形態の進退部材20のシャッター板36と異なっている。図示のように、本実施形態の進退部材20Aでは、シャッター板36Aの上面に先端側に向けて厚さが薄くなるような傾斜を有する切欠部37が設けられている。なお、シャッター板36Aの上面36a1と表皮材保持部18の下面18aとの間隙の幅は、表皮材14の厚みの2倍以下でもよい。
図9に示すように、本実施形態では、進退部材20Aのシャッター板36Aの形状において、第1実施形態の進退部材20のシャッター板36と異なっている。図示のように、本実施形態の進退部材20Aでは、シャッター板36Aの上面に先端側に向けて厚さが薄くなるような傾斜を有する切欠部37が設けられている。なお、シャッター板36Aの上面36a1と表皮材保持部18の下面18aとの間隙の幅は、表皮材14の厚みの2倍以下でもよい。
本実施形態によれば、シャッター板36Aを退避位置に移動させると、切欠部37の傾斜面にしたがって、シャッター板36Aと表皮材保持部18との間隙が増加する。その結果、表皮材14が表皮材保持部18と進退部材20Aとの間に巻き込まれる不具合を防止することができる。
(第3実施形態)
本実施形態は、進退部材20Bの移動方向が、第1実施形態の進退部材20(図2A参照)と異なる。図10Aに示すように、進退部材20Bの基本構成は図2Aの進退部材20と同様であり、進退部材20Bは進出位置において進退部材20と同様の位置に配置される。
本実施形態は、進退部材20Bの移動方向が、第1実施形態の進退部材20(図2A参照)と異なる。図10Aに示すように、進退部材20Bの基本構成は図2Aの進退部材20と同様であり、進退部材20Bは進出位置において進退部材20と同様の位置に配置される。
図10Bに示すように、進退部材20Bを退避位置に移動させると、進退部材20Bは、図の白抜き矢印に示すように、斜め下方に変位しながら移動する。このように、進退部材20Bを退避位置に変位させる場合には、進退部材20Bが表皮材保持部18から離間する方向に変位しつつ、ワーク本体12から離れる。そのため、本実施形態によれば、進退部材20Bの退避動作の際に、表皮材保持部18と進退部材20Bとの隙間に表皮材14が引き込まれる不具合を防ぐことができる。
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
Claims (6)
- ワーク本体(12)と表皮材(14)とを積層したワーク(17)を挟持するとともに、前記ワーク本体及び前記表皮材を吸着可能な一対の金型(32、34)を有する型部材(16)と、
前記型部材の側方に配置され、前記表皮材を保持するとともに、前記ワーク本体に前記表皮材を接着しない非接着部位(12b)において、前記ワーク本体の保持位置(32b1)と前記表皮材の保持位置とに段差を設ける表皮材保持部(18)と、
前記非接着部位の前記段差に配置されて前記ワーク本体の前記非接着部位の上方を覆う進退部材(20)と、を備えた、ワーク成形装置。 - 請求項1記載のワーク成形装置において、さらに、前記表皮材を前記ワーク本体の上に配置する際に前記進退部材を前記非接着部位に向けて進出させ、前記表皮材と前記ワーク本体の接着後に前記進退部材を進出位置から退避させる駆動手段(21)を備えた、ワーク成形装置。
- 請求項1又は2記載のワーク成形装置であって、前記進退部材は、前記表皮材保持部の下に収納される、ワーク成形装置。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載のワーク成形装置であって、前記進退部材と前記表皮材保持部との間には、前記表皮材の厚さの2倍以上の間隙(d2)が設けられている、ワーク成形装置。
- 請求項4記載のワーク成形装置であって、前記進退部材には、進退方向に垂直であって前記表皮材保持部側に向けて突出した凸部(39)が設けられている、ワーク成形装置。
- 請求項5記載のワーク成形装置であって、前記進退部材の凸部の端面(39a)は、前記進退部材の進出位置において、前記表皮材保持部の先端部(18e)と略同じ位置に形成される、ワーク成形装置。
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