JP2007118235A - 成形金型並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絞模様を成形品表面に転写できる真空吸引機能を備えた成形金型並びにその製造方法であって、廉価に製作することを課題とする。
【解決手段】電鋳型４４に絞付き樹脂シート４５を貼り付け、両者に対してレーザー加工機により孔開け加工を施すことで、絞模様を転写するための反転型を不要とできる。よって、金型設備を簡素化し、コストダウンを図る。また、通気性を有するブロック状の金型材料１３０に直接ＮＣ旋盤加工、あるいは放電加工を施すことにより通気性金型４８を作製し、この通気性金型４８に絞付き樹脂シート４５を接着することで、金型全体４１Ａの作製が完了する。そして、金型個数を低減でき、かつＮＣ旋盤加工、あるいは放電加工のため、金型精度を向上させ、設計変更を可能とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、真空吸引機能を備えた成形金型並びにその製造方法に係り、特に、工数を短縮化して廉価に製作できる成形金型並びにその製造方法に関する。

図２０は自動車の室内に内装される自動車用ドアトリム１の構成を示す断面図であり、ドアトリム１は、形状保持性を有する樹脂芯材１ａの表面に装飾性並びに表面感触に優れた表皮１ｂを積層して構成されており、特に、外観意匠性を高めるために、表皮１ｂには絞模様が転写されることが多い。このドアトリム１の製造方法における概要について、図２１の成形金型２を使用して成形する手順について説明する。この成形金型２は、成形上型３と成形下型４とから構成され、相互に型締め、型開き可能な分割金型タイプであり、成形上下型３，４が型開き状態にある時、表皮１ｂの原反素材を加熱軟化処理して型内にセットする。その後、成形上下型３，４を型締めし、その際、キャビティ内に芯材１ａの素材が成形下型４に連結する射出機４ａから供給され、芯材１ａが曲面形状に成形されるとともに、この芯材１ａの表面に表皮１ｂが積層一体化される。そして、表皮１ｂに絞模様を転写するために、図２２に示すように、成形上型３については、ポーラス電鋳型３ａが外枠等の主型３ｂに支持されており、このポーラス電鋳型３ａのキャビティ面には、絞模様３ｃが刻設されている。尚、図中符号３ｄは、真空吸引作用を維持するために外部の真空ポンプと接続するための真空吸引管を示し、３ｅは補強用のグリッド樹脂を示す。

次いで、従来のポーラス電鋳型３ａの製造方法について、図２３の金型作製におけるチャート図及び図２４（ａ）〜（ｅ）の工程説明図を基に説明すると、まず、図２４（ａ）に示すように、製品の面形状に即した形状にＮＣ旋盤加工、あるいは放電加工により、マスタモデル５を作製する。そして、図２４（ｂ）に示すように、このマスタモデル５の製品表面に絞付きシート６（絞模様を付設したＰＶＣ樹脂シート等）を接着固定する。次いで、図２４（ｃ）に示すように、シリコーンゴム製の反転型７を成形し、このシリコーンゴム製の反転型７に対して図２４（ｄ）に示すように、マンドレル８を反転型として作製し、最終的に図２４（ｅ）に示すように、この雄型反転タイプのマンドレル８を電鋳槽９内に浸漬して電鋳加工を施し、マンドレル８の表面に厚み２ｍｍ程度の電鋳型３ａを電鋳加工する。この電鋳型３ａの製造方法の従来例については、特許文献１に詳細に記載されている。

特開平７−３４２８６号公報

このように、従来真空吸引機能を備えた成形金型２においては、金型数が多く、そのため、金型作製の工数が長期化し、かつ金型コストも高騰化するという不具合があり、工数を短縮化して、簡単かつ廉価に成形金型２を作製することが急務とされていた。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、真空成形、コールドプレス成形、射出成形等、熱成形工法全般に使用でき、製品表面に絞模様を真空吸引作用により転写できる真空吸引機能を備えた成形金型並びにその製造方法に係り、成形金型の作製に費やす工数を短縮化するとともに、金型の個数も削減でき、コストダウンを招来する成形金型並びにその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、加熱軟化状態の樹脂シートを所要形状に成形し、かつ樹脂シートの表面に絞模様を転写できる真空吸引機能を備えた成形金型であって、この成形金型における金型本体は、電鋳型と、この電鋳型の表面側に貼付される絞付き樹脂シートとから構成され、レーザー加工機により真空吸引孔を開設して構成されるか、あるいは通気性を有する金型材料に旋盤加工、または放電加工を施すことにより作製した通気性金型の表面側に絞付き樹脂シートを貼付して、その後、絞付き樹脂シートにレーザー加工機により真空吸引孔を開設して構成されていることを特徴とする。

ここで、本発明に係る成形金型が適用される成形工法は、熱成形全般であり、加熱軟化処理した樹脂シートを真空成形により所要形状に絞成形する形態や、積層シート材料を所要形状にプレス一体化する際、製品表面に絞模様を付設する形態等、成形体の製品表面に絞模様を真空吸引作用により転写する形態全般に適用することができる。

そして、金型本体は、電鋳型、あるいは通気性金型の表面側に絞付き樹脂シートが接着された構成であり、金型本体の製造方法としては、真空吸引機能を備えた成形金型であって、金型本体が主型に支持され、上記金型本体は、電鋳型の表面側に絞付き樹脂シートを貼付してなる成形金型の製造方法において、製品データによりモデル型を形成した後、モデル型の反転型であるマンドレルを雄形状に作製し、電鋳槽でこのマンドレルの表面にメッキ処理して、電鋳型を作製し、この電鋳型を主型に取り付けた後、電鋳型の表面側に絞付き樹脂シートを接着し、電鋳型及び絞付き樹脂シートにレーザー加工機で真空吸引孔を開設し、次いで、電鋳型の背面側に補強材を付設することを特徴とする。この実施の形態によれば、金型本体を作製するために必要とする金型個数が３個であり、従来４個の金型を必要としたのに比べ、金型数を１個低減することができ、金型設備及び工数を短縮化することができる。

次いで、本発明の更に好ましい実施の形態においては、真空吸引機能を備えた成形金型であって、金型本体が主型に支持され、上記金型本体は、通気性金型の表面側に絞付き樹脂シートを貼付してなる成形金型の製造方法において、ブロック状の通気性金型材料を製品形状に即して旋盤加工、あるいは放電加工により所望の製品面形状に加工し、通気性金型を作製した後、表面側に絞付き樹脂シートを接着固定し、レーザー加工機により絞付き樹脂シートにのみ真空吸引孔を開設し、その後、主型に取り付けることを特徴とする。この実施の形態によれば、金型本体を作製する金型数は、１型で済むため、金型コストを低減できるとともに、加工工数も短縮化でき、特に、ＮＣ旋盤加工、あるいは放電加工により通気性金型を作製するため、金型精度を向上させることができ、切削加工や肉盛りができるため設計変更が可能となり、しかも強度があるため、補強材を付設する手間を省くことができる。

以上説明した通り、本発明に係る成形金型並びにその製造方法によれば、例えば、電鋳型と絞付き樹脂シートを金型本体とした場合には、金型本体を作製するために必要とする金型の個数は３個で済む。また、金型本体として通気性金型と絞付き樹脂シートを使用する形態においては、製造するための金型個数は１個で済むため、従来、金型個数を４個必要とした製造方法に比べ、金型コストを大幅に節約できるとともに、成形金型の作製に費やす工数も大幅に短縮化できることから、成形金型を廉価に作製できるという効果を有する。

更に、通気性金型として、ブロック状の通気性金型材料からＮＣ旋盤加工、あるいは放電加工により作製する方法を採用すれば、金型精度を高めることができるとともに、設計変更も可能になる等、造形自由度を向上させることができるという効果を有する。

以下、本発明に係る成形金型並びにその製造方法の好適な実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、念のため付言すれば、本発明の要旨は特許請求の範囲に記載した通りであり、以下に説明する実施例１、実施例２の内容は、本発明の一例を単に示すものに過ぎない。

図１乃至図１３は本発明の第１実施例を示すもので、図１は本発明方法により作製した成形金型を使用して成形したドアトリムを示す正面図、図２は同ドアトリムの構成を示す断面図、図３は本発明に係る成形金型の構成を示す全体図、図４は図３に示す成形金型における成形上型の構成を示す説明図、図５は本発明に係る成形金型の製造方法の第１実施例における作業手順を示すチャート図、図６乃至図１３は本発明に係る成形金型の製造方法における第１実施例の各工程を示す説明図である。

図１，図２において、本発明に係る成形金型を使用して作製されたドアトリム１０の構成について簡単に説明する。図１，図２に示すように、ドアトリム１０は、図示しない車両のドアパネルの室内面側にこれも図示しないクリップ等の固着手段により取り付けられるもので、ドアトリム１０は、ドアロック機構のロックを解除するためのインサイドハンドルエスカッション１１が中接部のややフロント側に位置する部位に取り付けられており、ドアトリム１０の表面ほぼ中央に、前後方向に沿って乗員が肘を掛けて休めるアームレスト１２が室内側に膨出するように形成され、このアームレスト１２の上面には、パワーウインドウスイッチエスカッション１３及びプルハンドル１４が取り付けられている。また、アームレスト１２の下方には、備品を収容できるドアポケット１５が設置されており、そのフロント側には、スピーカグリル１６がドアトリム１０と一体、あるいは別体に取り付けられている。

そして、このドアトリム１０は、図２に示すように、ドアトリム本体２０をベースとしており、ドアトリム本体２０は、軽量でかつ所望の形状保持性を備えた発泡樹脂基材２１の裏面に補強機能をもつ樹脂リブ２２がモールドプレス成形工法により一体化されており、発泡樹脂基材２１の表面に表層材としての加飾材２３が貼付されている。そして、この加飾材２３の製品表面には、美麗な絞模様が全面に亘り付設されており、外観意匠性を向上させている。

次に、上述した構成のドアトリム１０を成形するための成形金型３０の構成が図３に示されている。すなわち、成形金型３０は、成形上型４０と成形下型５０及び樹脂リブ２２の溶融樹脂材料を供給する射出機６０とから大略構成されている。そして、成形上型４０と成形下型５０とが型開き状態にある時、加飾材２３及び発泡樹脂基材２１のそれぞれの原反シートを加熱軟化処理した状態で、この実施例では発泡樹脂シートＳの一面に加飾材２３をラミネートして、図示しないヒーター装置により所定温度に加熱軟化処理したものが成形金型内に投入され、成形上下型４０，５０を型締めすることで所要形状に絞り成形され、発泡樹脂基材２１と加飾材２３とが所要形状にプレス成形されるとともに、型締め後、射出機６０から供給される溶融樹脂が成形下型５０、マニホールド５１、ゲート５２を通じて溝部５３に供給され、図２に示すように、発泡樹脂基材２１の裏面所定箇所に所要パターン形状に沿った樹脂リブ２２が一体化される。

ところで、本発明は、この成形金型３０における成形上型４０の構造及び成形上型４０の製造方法にその特徴がある。図４に示すように、成形上型４０は、キャビティ部４０ａを形成する金型本体４１が主型（外枠）４２に支持されており、主型（外枠）４２が取り付けられた上側テーブル４２ａに設けられている昇降シリンダ４３が駆動することで成形上型４０は所定ストローク上下動作を行なう。そして、金型本体４１の構成は、通気性を備えた電鋳型４４と、その表面側に接着された絞付き樹脂シート４５とから構成されている。そして、この金型本体４１は、板厚が比較的薄く、剛性に劣るため、強度を補強するためにグリッド樹脂４６が電鋳型４４の背面側に形成されるとともに、主型（外枠）４２に真空吸引管４７が取り付けられ、この真空吸引管４７は、図示しない真空ポンプに接続されている。尚、金型本体４１には、真空吸引孔４１ａが開設されている。

次いで、この成形上型４０の製造方法における作業手順を示すチャート図が図５に示され、図６乃至図１３には製造方法における各工程が詳細に示されている。従って、図５のチャート図と、図６乃至図１３に示す工程説明図とを参考にしながら順次説明していく。まず、図６に示すように、ドアトリム１０の製品面形状に応じてモデル型１００を作製する。このモデル型１００の材質としては、樹脂材料が使用される。次いで、図７に示すように、モデル型１００の反転型であるマンドレル１１０を作製する。そして、このマンドレル１１０をメッキ槽１２０内に浸漬し、電鋳処理を施し、図４に示す電鋳型４４を形成する。このようにして電鋳加工により形成された電鋳型４４を図９に示すように、主型（外枠）４２に取り付けた後、図１０に示すように、電鋳型４４の製品面に沿って絞付き樹脂シート４５を接着固定する。その後、レーザー加工により、図１１に示すように、電鋳型４４及び絞付き樹脂シート４５の双方に真空吸引孔４１ａを開設する。更に、図１２に示すように、グリッド樹脂４６を電鋳型４４の背面側に形成して、補強を行なった後、図１３に示すように、上側テーブル４２ａに主型（外枠）４２を取り付けて成形上型４０の製作が完了する。

このように、第１実施例における成形金型３０の製造方法においては、電鋳型４４に絞付き樹脂シート４５を直接に接着固定するため、従来使用していた絞を転写するための反転型を作製する必要がなく、従来の４型から反転型１個を削減した３型で電鋳型４４の作製が可能となり、金型設備を簡素化できるとともに、工程数も短縮化でき、コストダウンを招来できるという効果がある。また、レーザー加工機での孔開け加工においてはＹＡＧレーザーでφ０．１〜０．３ｍｍの大きさの真空吸引孔４１ａを開設すれば、製品表面に孔跡が出ないため、外観上好ましい。

図１４乃至図１９は本発明の第２実施例を示すもので、この第２実施例においてもドアトリム１０を成形するための成形金型３０における成形上型４０の構造並びにその製造方法に本発明を適用している。図１４に示すように、この成形上型４０Ａは、第１実施例に比べ金型本体４１の構造が変更されている。すなわち、金型本体４１は、通気性金型４８の表面に絞付き樹脂シート４５を接着固定して構成されている。そして、通気性金型４８の作製手順としては、以下に説明するように、鋳物、あるいはブロック材をＮＣ旋盤加工によりドアトリム１０の製品面形状に即した形状に倣い加工されており、反転型を使用するという従来の作業手順を廃止している。すなわち、図１５の工程チャート図、並びに図１６乃至図１９の工程説明図を基に説明すると、まず、鋳物、あるいはブロック材を素材とした通気性金型材料１３０にドアトリム１０の製品面形状に即してＮＣ旋盤加工を施し、通気性金型４８を図１６に示すように作製する。その後、図１７に示すように、通気性金型４８の表面側に絞付き樹脂シート４５を接着固定し、更に、レーザー加工機によるレーザー加工で絞付き樹脂シート４５のみ孔開けを行ない、金型本体４１Ａの製作を完了し、この金型本体４１Ａを主型（外枠）４２に図１９に示すように組み付けて工程が完了する。尚、ＮＣ旋盤加工以外に、放電加工により通気性金型材料１３０を加工して、通気性金型４８を作製しても良い。

従って、第２実施例においては、ドアトリム１０の製品面形状に基づいて、通気性を有するブロック状の金型材料１３０に直接ＮＣ旋盤加工、あるいは放電加工を施して、通気性金型４８を作製するという手順を採用しているため、従来のように、４個の金型を必要とすることなく、金型個数を大幅に低減でき、かつマンドレルや反転型等の作製工数も廃止できるため、大幅なコストダウンが見込めるとともに、特に、マンドレルや反転型を必要としないため、金型精度を向上させることができ、かつ通気性金型４８が３０〜５０ｍｍのように厚みがあるため、グリッド樹脂４６等の補強構造が不要となり、工数を短縮化できるとともに、切削加工等が可能となるため、設計変更等にも有効に対応できるという効果がある。

以上説明した実施例１、実施例２の成形上型４０，４０Ａは、積層構造体であるドアトリム１０における加飾材２３の製品面に絞模様を転写させる形態で使用したが、単一の樹脂シートを真空成形する工法や、インサートインジェクション工法によりインサートされた樹脂シートに絞模様を転写するインジェクション金型に適用することも可能である等、絞模様を転写する真空吸引機構を付設した金型全般に適用することができる。

本発明に係る成形金型の製造方法により製作した成形金型を使用して成形した自動車用ドアトリムを示す正面図である。 図１に示すドアトリムの構成を示す断面図である。 本発明に係る成形金型を一部に含む金型装置の全体構成を示す説明図である。 本発明に係る成形金型の第１実施例を示す説明図である。 図４に示す成形金型の作製手順を示す工程チャート図である。 図４に示す成形金型の製造方法におけるモデル型の作製工程を示す説明図である。 図４に示す成形金型の製造方法におけるマンドレルの作製工程を示す説明図である。 図４に示す成形金型の製造方法における電鋳型の電鋳処理工程を示す説明図である。 図４に示す成形金型の製造方法における電鋳型を主型に取り付ける工程を示す説明図である。 図４に示す成形金型の製造方法における電鋳型と絞付き樹脂シートの接着工程を示す説明図である。 図４に示す成形金型の製造方法における真空吸引孔の孔開け工程を示す説明図である。 図４に示す成形金型の製造方法におけるグリッド樹脂の形成工程を示す説明図である。 図４に示す成形金型の製造方法における主型の取付工程を示す説明図である。 本発明に係る成形金型の第２実施例の構成を示す説明図である。 図１４に示す成形金型の作製手順を示す工程チャート図である。 図１４に示す成形金型の製造方法における通気性金型のＮＣ旋盤加工工程を示す説明図である。 図１４に示す成形金型の製造方法における通気性金型と絞付き樹脂シートの接着工程を示す説明図である。 図１４に示す成形金型の製造方法におけるレーザー加工工程を示す説明図である。 図１４に示す成形金型の製造方法における金型の組付工程を示す説明図である。 従来のドアトリムの構成を示す断面図である。 従来のドアトリムを成形する成形金型の構成を示す全体図である。 真空成形金型の従来例を示す説明図である。 従来の成形金型を作製する手順を示す工程チャート図である。 従来の成形金型の製造方法の各工程を示す説明図である。

符号の説明

１０ 自動車用ドアトリム
２０ ドアトリム本体
２３ 加飾材
３０ 成形金型
４０，４０Ａ 成形上型
４１ 金型本体
４１ａ 真空吸引孔
４２ 主型（外枠）
４３ 昇降シリンダ
４４ 電鋳型
４５ 絞付き樹脂シート
４６ グリッド樹脂
４７ 真空吸引管
４８ 通気性金型
５０ 成形下型
６０ 射出機
１００ モデル型
１１０ マンドレル
１２０ メッキ槽（電鋳槽）
１３０ 通気性金型材料（ブロック素材）

Claims (3)

1. 加熱軟化状態の樹脂シートを所要形状に成形し、かつ樹脂シートの表面に絞模様を転写できる真空吸引機能を備えた成形金型（４０）であって、この成形金型（４０）における金型本体（４１）は、電鋳型（４４）と、この電鋳型（４４）の表面側に貼付される絞付き樹脂シート（４５）とから構成され、レーザー加工機により真空吸引孔（４１ａ）を開設して構成されるか、あるいは通気性を有する金型材料（１３０）に旋盤加工、または放電加工を施すことにより作製した通気性金型（４８）の表面側に絞付き樹脂シート（４５）を貼付して、その後、絞付き樹脂シート（４５）にレーザー加工機により真空吸引孔（４１ａ）を開設して構成されていることを特徴とする成形金型。
2. 真空吸引機能を備えた成形金型（４０）であって、金型本体（４１）が主型（４２）に支持され、上記金型本体（４１）は、電鋳型（４４）の表面側に絞付き樹脂シート（４５）を貼付してなる成形金型（４０）の製造方法において、
   製品データによりモデル型（１００）を形成した後、モデル型（１００）の反転型であるマンドレル（１１０）を雄形状に作製し、電鋳槽（１２０）でこのマンドレル（１１０）の表面にメッキ処理して、電鋳型（４４）を作製し、この電鋳型（４４）を主型（４２）に取り付けた後、電鋳型（４４）の表面側に絞付き樹脂シート（４５）を接着し、電鋳型（４４）及び絞付き樹脂シート（４５）にレーザー加工機で真空吸引孔（４１ａ）を開設し、次いで、電鋳型（４４）の背面側に補強材（４６）を付設することを特徴とする成形金型の製造方法。
3. 真空吸引機能を備えた成形金型（４０）であって、金型本体（４１）が主型（４２）に支持され、上記金型本体（４１）は、通気性金型（４８）の表面側に絞付き樹脂シート（４５）を貼付してなる成形金型（４０）の製造方法において、
   ブロック状の通気性金型材料（１３０）を製品形状に即して旋盤加工、あるいは放電加工により所望の製品面形状に加工し、通気性金型（４８）を作製した後、表面側に絞付き樹脂シート（４５）を接着固定し、レーザー加工機により絞付き樹脂シート（４５）にのみ真空吸引孔（４１ａ）を開設し、その後、主型（４２）に取り付けることを特徴とする成形金型の製造方法。
   

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