JP4227851B2 - エアバッグカバーの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エアバッグを被覆するエアバッグカバーの構築技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両に装着されるエアバッグ装置において、エアバッグを被覆するエアバッグカバーが設けられている。このエバッグカバーには、その内壁面にテアライン(線状溝)が設けられており、車両衝突時にこのテアラインから開裂し、エアバッグカバー外部へのエアバッグの展開膨張時を許容するようになっている。ところで、エアバッグカバーに後加工によってテアラインを設ける技術として、例えばレーザーカットを用いた技術が公知である(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特表2001−502996号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記技術を用いたテアラインの加工技術では、レーザー加工を用いる構成ゆえ加工コストを低減するのに限界がある。そこで、本発明者らは、テアラインを後加工によって設けたエアバッグカバーの製造コスト低減を図るべく、テアラインの合理的な加工技術について鋭意検討した。なお、本検討に際し、本発明者らは、近年エアバッグカバーの設置箇所が多様化するにつれてその形状が複雑化し、このような形状のエアバッグカバーに線状溝を設ける技術に対する要請が高いことを勘案することとした。その検討の結果、本発明者らは、形状が複雑化したエアバッグカバーであっても、後加工によって低コストでテアラインを設けることができることを見出すことに成功した。
本発明では、車両用エアバッグを被覆するエアバッグカバーの合理的な構築技術、およびその関連技術を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。これら各請求項に記載の発明は、自動車をはじめ、電車、オートバイ(鞍乗型車両)、航空機、船舶等の各種の車両において適用され得る技術である。
【0006】
(請求項1に記載の発明)
請求項1に記載の発明は、各種の車両に装着される車両用エアバッグを被覆するエアバッグカバーの製造方法に関する。この製造方法では、三次元的(立体的)に成形された板状のエアバッグカバーを超音波加工手段を用いて後加工し、当該エアバッグカバーに線状溝を形成する。すなわち、本発明では、一旦成形されたエアバッグカバーに対し、成形後に超音波加工手段を用いた加工を施して線状溝を設ける。この線状溝は、板状のエアバッグカバーの板厚の範囲内における所定深さの溝が連続的に形成された溝である。この線状溝は、エアバッグカバーの各部位において相対的に板厚の小さい部位であり、いわゆるテアラインと称呼される。エアバッグカバーは、エアバッグの展開膨張時にこの線状溝において開裂することとなる。
なお、本明細書中でいう「超音波加工手段」とは、超音波を被加工物に伝達(付与)することによって当該被加工物の加工を行うことが可能な各種の構成のものを広く含む主旨であり、刃状の部材(超音波加工刃)を被加工物に作用させることによって被加工物の超音波加工を行う構成が典型的な例である。刃状の部材以外の例としては、棒状、板状等の形状を有する超音波加工手段を用いることもできる。また、超音波加工手段を用いる加工装置の典型的な例としては、超音波が付与された超音波加工刃の動作を加工ロボットによって制御する構成が挙げられる。これにより、超音波加工刃による加工動作が所望の軌跡となるように制御される。
【0007】
本発明によれば、超音波加工手段を用いることによって、後加工によって線状溝が設けられたエアバッグカバーの合理的な製造技術を提供することが可能となる。すなわち、超音波加工手段として例えば超音波加工刃を用いる場合の加工速度は、レーザー加工を用いる場合よりも速く(例えば1.5倍程度速く)、したがってエアバッグカバーの生産効率を高めるのに有効である。また、超音波加工手段や、加工用ロボット等の設備としては汎用機を用いることができ、専用機を用いる必要が高いレーザー加工設備に比して、設備コストを安価に抑えることが可能となる。
【0008】
また、本発明のように、三次元的(立体的)に成形された板状のエアバッグカバーを超音波加工手段を用いて後加工する技術は、エアバッグカバーの設置箇所が多様化するにつれてその形状が複雑化する場合の要請に応えることができる。本発明のこのような技術に対し、例えば、エアバッグカバーの表皮に対し二次元的(平面的)な状態において超音波加工手段を用いて線状溝を加工し、当該表皮を三次元的(立体的)に成形された箇所に設置することによって全体として三次元的(立体的)な形状のエアバッグカバーとするような技術も考えられる。しかしながら、このような技術を用いる場合は、エアバッグカバーの製造工程が複雑化するため製造コストの低減を図るのに限界がある。そこで、本発明のように三次元的(立体的)に成形された板状のエアバッグカバーに直に超音波加工手段による加工を施す技術を用いれば、製造工程の簡素化を図るのに有効である。従って、本発明によれば、加工速度の速い超音波加工手段を用いることによる製造時間の短縮化に加え、製造工程自体の簡素化による製造時間の短縮化をも図ることが可能となる。
【0009】
また、本発明によれば、超音波加工手段を用いることによって、エアバッグの展開膨張時におけるエアバッグカバーの開裂に関し信頼性の高い線状溝の加工技術を提供することが可能となる。すなわち、レーザー加工を用いる場合は、その構成上、点状の溝が断続的(非連続的)に形成されることとなり溝の深さが不均一になるおそれがあるが、本発明のように超音波加工手段を用いる場合は線状の溝が連続的に形成されることとなり、特に、超音波加工手段の動作を加工ロボット等によって制御することで、溝の深さを均一化させることが可能となる。本発明の如く溝の深さが均一化された線状溝は、エアバッグの展開膨張時においてエアバッグカバーの開裂を円滑化するのに有効である。
【0010】
なお、本発明では、線状溝の加工前において超音波加工手段の加工先端部、例えば超音波加工刃の刃先と当該超音波加工手段側の所定箇所との間の第1の距離を導出する。また、線状溝の加工時においてエアバッグカバーの加工面と所定箇所との間の第2の距離を導出する。これら第1の距離および第2の距離は、例えばレーザー式の変位計を用いて検出された検出情報を用いて導出することができる。なお、本明細書中でいう「導出」には、検出器を用いて直接所定のデータを得る態様、検出器によって検出されたデータを更に演算等によって加工することによって所定のデータを得る態様等を広く含むものとする。そして、導出された第1の距離と第2の距離との差によって、加工時において超音波加工手段がエアバッグカバーの加工面から板厚方向に入り込んだ距離、すなわち線状溝の深さ、または線状溝の箇所における残肉を得ることができる。典型的には、線状溝の深さを導出したうえで、この線状溝の深さから線状溝の箇所における残肉を導出する。第1の距離を導出するステップでは、基台上に基準ブロックを置くとともに、超音波加工手段側の所定箇所に設けた変位計によって検出された、基準ブロックの上面から当該変位計までの高さと、基台側に設けた変位計によって検出された、基準ブロックの上面から加工先端部までの高さとの差によって、第1の距離を導出し、第2の距離を導出するステップでは、超音波加工手段側の所定箇所に設けた変位計によって、第2の距離を導出するのが好ましい。
【0011】
本発明によれば、線状溝の深さを直接測定することなく、第1の距離および第2の距離を用いて間接的に推定することが可能となる。線状溝の深さを直接測定する場合には、線状溝の溝幅(線状溝が延在する方向と直行する方向の長さ)をある程度確保しないと、線状溝の深さを正確に測定するのが難しい。かといって、線状溝の溝幅を増やすと、エアバッグカバーの線状溝における良好な開裂性が低下するおそれがある。そこで、本発明のように線状溝の深さを第1の距離および第2の距離を用いて間接的に測定することによって、エアバッグカバーの線状溝における良好な開裂性を維持することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態は、車両用のエアバッグを被覆するエアバッグカバー100のカバー裏面101に、超音波加工を用いてテアライン102を形成する技術である。
まず、図1に基づいてエアバッグカバー100および超音波加工装置200の構成を説明する。ここで、図1は本実施の形態のエアバッグカバー100および超音波加工装置200の構成を示す図であって、当該超音波加工装置200を用いた加工の様子を示す。
【0013】
図1に示すエアバッグカバー100は、PP(ポリプロピレン)材料やTPO(オレフィン系エラストマー)材料等の樹脂材料によって三次元的(立体的)に成形された板状のものである。このエアバッグカバー100のカバー裏面101は、当該エアバッグカバー100が設置された状態において乗員に対向する側を表面とした場合の裏側の面として規定される。テアライン102は、エアバッグの展開膨張時にエアバッグカバー100の開裂を許容するために設けられた減肉部分であり、本実施の形態ではエアバッグカバー100のカバー裏面101に形成された線状の溝によって構成される。このテアライン102が、本発明における「エアバッグカバーの板厚の範囲内における所定深さの溝が連続的に形成された線状溝」に相当する。
【0014】
図1に示すように、超音波加工装置200は、駆動部210およびNC制御部230に大別される。駆動部210は、駆動アーム212、超音波振幅子214、超音波加工刃216、超音波発振機218等によって構成されている。
駆動アーム212は、加工ロボットの一部を構成するものであり、NC制御部230からの入力信号に基づいて制御され超音波加工刃216の刃先216aの位置を調節するようになっている。超音波振幅子214は、超音波発振機218において発振された超音波を超音波加工刃216へ伝えるようになっている。超音波加工刃216としては、刃先216aの刃幅が例えば1[mm]のものを用いることができる。この超音波加工刃216が、本発明における「超音波加工手段」に対応しており、超音波加工刃216の刃先216aが本発明における「加工先端部」に対応している。なお、被加工物に超音波を伝達(付与)することによって当該被加工物の加工を行うことが可能な構成の部材であれば、本実施の形態の超音波加工刃216のような刃状の部材以外のもの、例えば棒状や板状に形成された部材を用いることもできる。超音波発振機218としては、例えば周波数が22[kHz]の超音波を発振可能な構成のものを用いる。また、本実施の超音波加工装置200は、後述する変位計221,222、および画像検査用カメラ223を備えている。
【0015】
NC制御部230は、エアバッグカバー100のカバー裏面101にテアライン102を形成するべく加工データの処理を行うものであり、特に図示しないものの、エアバッグカバー100に対する加工データの入力、演算、出力等を行う機能を備えている。
【0016】
次に、上記構成の超音波加工装置200を用い、成型されたエアバッグカバー100に後加工によってテアライン102を形成する加工工程の手順を図2〜図6を参照しながら説明する。ここで、図2は超音波加工装置200による超音波加工処理工程のフローチャートである。図3は図2中のステップS20ないしステップS30の処理を模式的に示す図である。また、図4は図2中のステップS24の処理を模式的に示す図であり、図5および図6は図2中のステップS28の処理を模式的に示す図である。
なお、本実施の形態の加工工程は、加工前の加工データの処理を行うデータ処理工程と、実際に超音波加工装置を用いて加工する加工工程とに大別される。
【0017】
(データ処理工程)
データ処理工程では、エアバッグカバー100の実際の加工を行う前に、加工用のデータを得る。このデータ処理工程は、例えば図2に示すようなステップS10〜S14によって構成される。
【0018】
まずステップS10では、エアバッグカバー100の設計情報に基づいてCAD(computer-aided design)による設計を行い、CADデータ(加工データ)を作成する。ここでは、例えば、予めコンピューターに記憶させてある設計情報をグラフィックディスプレー装置で取り出し、その画面を見ながら設計を行う。
【0019】
ステップS12では、ステップS10によって得られたCADデータをCAM(computer-aidedmanufacturing)により変換処理しCAMデータを作成する。このCAMデータは、NC制御部230における加工データ(NC操作用データ)となる。
【0020】
ステップS14では、ステップS10によって得られたCAMデータ(加工データ)をNC制御部230に取り込み、当該CAMデータの教示(teaching)を行う。なお、本実施の形態では、一旦NC制御部230に取り込んだCAMデータは、実際の加工実績に基づいて、当該NC制御部230において補正することができるようになっている。
【0021】
(加工工程)
上記データ処理工程が終了すると、エアバッグカバー100の実際の加工を行う。この加工工程は、例えば図2に示すようなステップS20〜S30によって構成される。
【0022】
まず、ステップS20によって、加工前に超音波加工刃216の加工開始位置(原点)の確認を行う。この確認に際しては、例えばレーザー式の変位計221,222を用いる。この変位計221は基台側に設けられ、変位計222は駆動部210の超音波加工刃216側に設けられている。このような構成において、図3に示すように、変位計221によって基準ブロック120の上面から超音波加工刃216の刃先216aまでの高さH1(距離)を検出する。一方、変位計222によって基準ブロック120の上面から当該変位計222までの高さH2(距離)を検出する。そして、検出された高さH1と高さH2との差(H2−H1)を算出することによって、変位計222から超音波加工刃216の刃先216aまでの高さH3を得る(導出する)。なお、この変位計222の検出部位が、本発明における「超音波加工手段側の所定箇所」に対応している。これにより、超音波加工刃216の加工開始位置(原点)が定まることとなる。この高さH3が本発明における「第1の距離」に相当し、本ステップS20が本発明における「第1の距離を導出するステップ」に対応している。
【0023】
なお、ステップS20において変位計221による高さH1、および変位計222による高さH2の検出ポイント数は、エアバッグカバー100の形状等を勘案して適宜設定することができる。例えば、エアバッグカバー100の形状が複雑化するにしたがって高さH1,H2の検出ポイント数を増やすのが好ましい。
【0024】
次に、ステップS22によってエアバッグカバー100を受け治具(図4中の受け治具130)上にセットし、次いでステップS24によってエアバッグカバー100のセット状態の確認を行う。
受け治具130には、特に図示しないもののエアーによる吸引機構を搭載しており、この吸引機構が作動することによってエアバッグカバー100を受け治具130上に吸引保持可能となっている。また、吸引機構に吸引圧力を検出可能な構成を有する。このような構成において、吸引機構の吸引圧力によってエアバッグカバー100と受け治具130との密着状態を確認するとともに、図4に示すように画像検査用カメラ223を用いることによってエアバッグカバー100の位置ずれを確認する。これにより、作業者はエアバッグカバー100のセット状態を確認することができる。
【0025】
ステップS26によって超音波加工刃216による実際の加工を開始する。このとき、超音波発振機218は、例えば周波数が22[kHz]の超音波を発振し、この超音波を超音波振幅子214を介して超音波加工刃216へ伝える。そして、NC制御部230からの入力信号に基づいて駆動アーム212が制御され、超音波加工刃216の刃先216aの位置が調節される。これにより、超音波加工刃216による加工動作が所望の軌跡となるように制御される。超音波加工刃216による加工速度は、例えば30[mm/sec]とすることができる。このような加工速度は、レーザー加工による加工速度である20[mm/sec]よりも1.5倍速く、したがってエアバッグカバー100の生産効率を高めるのに有効である。
なお、超音波発振機218から発振される超音波の周波数、超音波加工刃216による加工速度等の加工条件は、エアバッグカバーの材質、板厚等、被加工物側の条件に基づいて適宜設定可能である。
【0026】
ステップS28では、ステップS26の超音波加工刃216による加工時(加工中)において、超音波加工刃216による加工状態の確認を行う。ここでは、図5に示すように、変位計222によってエアバッグカバー100のカバー裏面101から当該変位計222までの高さH4(距離)を検出する。この高さH4が本発明における「第2の距離」に相当する。
【0027】
そして、ステップS20で予め検出した高さH3(変位計222から超音波加工刃216の刃先216aまでの高さ)と高さH4との差(H3−H4)を算出することによって、テアライン102の加工深さ(切削深さ)H5を得る(導出する)ことができる。このように、本実施の形態では、テアライン102の加工深さH5を直接検出することなく、他の検出情報に基づいてテアライン102の加工深さH5を間接的に推定するようになっている。また、この加工深さH5、およびNC制御部230の制御上のデータに基づいて、テアライン102の箇所におけるエアバッグカバー100の残肉(本発明における残肉)を確認することができる。この加工深さH5が本発明における「線状溝の深さ」に相当し、本ステップS28が本発明における「第2の距離を導出するステップ」に対応している。かくして、所望の加工深さのテアライン102が形成されたエアバッグカバー100が製造されることとなる。
【0028】
なお、ステップS28において、変位計222による高さH4の検出ポイント数は、エアバッグカバー100の形状等を勘案して適宜設定することができる。例えば、エアバッグカバー100の形状が複雑化するにしたがって高さH4の検出ポイント数を増やすのが好ましい。また、図6に示すように、画像検査用カメラ223を用いることによってテアライン102の加工軌跡を確認する。
【0029】
ステップS30では、ステップS20と同様の操作によって超音波加工刃216の加工開始位置(原点)の再確認を行う。
【0030】
なお、ステップS30の終了後、別のエアバッグカバーの加工を再度行うか否かをステップS32において判定し、再度加工を行わない場合(ステップS32のNO)は、そのまま加工処理を終了する。一方、再度加工を行う場合(ステップS32のYES)は、加工実施から加工データの補正を行うか否かをステップS34において判定する。加工データの補正を行う場合(ステップS34のYES)は、ステップS36によって加工データの補正を行ったうえでステップS14へ戻る。反対に、加工データの補正を行わない場合(ステップS34のNO)は、そのままステップS20へ戻る。
【0031】
以上のように、本実施の形態によれば、超音波加工刃216を用いるため、レーザー加工を用いる場合より速い速度(例えば1.5倍程度の速度)で加工を行うことが可能となり、エアバッグカバー100の生産効率を高めるのに有効である。また、超音波加工刃216や、加工用ロボット等の設備としては汎用機を用いることができ、専用機を用いる必要が高いレーザー加工設備に比して、設備コストを安価に抑えることが可能となる。
なお、本実施の形態に対し、例えば、エアバッグカバーの表皮に対し二次元的(平面的)な状態において超音波加工刃を用いて線状溝を加工し、当該表皮を三次元的(立体的)に成形された箇所に設置することによって全体として三次元的(立体的)な形状のエアバッグカバーとするような技術も考えられる。しかしながら、このような技術を用いる場合は、エアバッグカバーの製造工程が複雑化するため製造コストの低減を図るのに限界がある。そこで、本発明のように三次元的(立体的)に成形された板状のエアバッグカバーに直に超音波加工刃による加工を施す技術を用いれば、製造工程の簡素化を図るのに有効である。従って、本発明によれば、加工速度の速い超音波加工刃を用いることによる製造時間の短縮化に加え、製造工程自体の簡素化による製造時間の短縮化をも図ることが可能となる。
【0032】
また、本実施の形態によれば、超音波加工刃216を用いることによって、線状の溝であるテアライン102を連続的に形成させることができ、溝の深さを均一化させることが可能となるため、点状の溝が形成されるレーザー加工を用いる場合に比して、エアバッグの展開膨張時におけるエアバッグカバー100の開裂を円滑化するのに有効である。すなわち、本実施の形態ではステップS26の処理によって、例えば図7および図8に示すような鋭利な断面形状を有するテアライン102(溝深さH5、カバー裏面101における溝幅d)を形成することができる。これに対し、レーザー加工を用いた場合は、例えば図9に示すように、点状の溝が断続的(非連続的)に形成されたテアライン103が形成される。図9に示すようなテアライン103では、たとえ点状の溝の間隔を小さくしたとしても、本実施の形態のようなテアライン102を用いた場合の開裂性を得るのには限界がある。
【0033】
また、テアライン102の深さを直接的に測定する場合は、本実施の形態のように鋭利な断面形のテアライン102は深さの測定が正確に行われないおそれがあるが、本実施の形態によればテアライン102の深さを間接的に測定するため、鋭利な断面形のテアライン102を設けることが可能となる。また、鋭利な断面形のテアライン102はエアバッグの展開膨張時における良好な開裂性を維持するのに有効である。
また、被加工物であるエアバッグカバーの形状が三次元的に複雑化するとテアライン102の加工深さH5が直接的に検出しにくいような場合があるが、テアライン102の加工深さH5に関する情報を加工中において時々刻々と検出して信頼性の高い加工深さH5を導出するという本実施の形態は、三次元的に成形されたエアバッグカバーに対し所望の深さのテアライン102を確実に加工するのに特に有効である。
【0034】
なお、上記製造方法により製造されたエアバッグカバー100は、例えば、図10に示すような形態で車両に組み込むことができる。すなわち、エアバッグカバー100、エアバッグカバー100が配置されるインストルメントパネル140、車両用エアバッグ150、車両用エアバッグ150が折り畳まれた状態で収容される収容体(リテーナー)142、収容体142に内蔵され車両用エアバッグ150に膨張ガスを供給するガス供給手段(インフレータ)144等によってエアバッグモジュールを構成することができる。このエアバッグモジュールが本発明における「エアバッグモジュール」に対応している。
【0035】
車両の前方衝突の際、ガス供給手段144が作動し当該ガス供給手段144から供給された膨張ガスによって車両用エアバッグ150が展開していく。エアバッグカバー100は、車両エアバッグ150の展開膨張時にテアライン102において開裂し、例えば一対の展開ドア100aがカバー表面側に向けて両開き状態(観音開き状態)となるように展開していく。かくして、車両用エアバッグ150は、展開状態の展開ドア100aを通じてエアバッグカバー100の外部へと展開し、乗員の前方側に形成される乗員保護領域160に向かって突出しつつ展開膨張することとなる。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、車両用エアバッグを被覆するエアバッグカバーの合理的な構築技術、およびその関連技術が実現されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態のエアバッグカバー100および超音波加工装置200の構成を示す図であって、当該超音波加工装置200を用いた加工の様子を示す。
【図2】 超音波加工装置200による超音波加工処理工程のフローチャートである。
【図3】 図2中のステップS20ないしステップS30の処理を模式的に示す図である。
【図4】 図2中のステップS24の処理を模式的に示す図である。
【図5】 図2中のステップS28の処理を模式的に示す図である。
【図6】 図2中のステップS28の処理を模式的に示す図である。
【図7】 図2に示す超音波加工処理工程によってエアバッグカバー100に形成されたテアライン102の断面形状を示す図である。
【図8】 図2に示すテアライン102が延在する方向に沿った断面形状を示す図である。
【図9】 レーザー加工によって形成されたテアライン103の断面形状を示す図である。
【図10】 エアバッグモジュールの構成を示す断面図であって、エアバッグカバー100の開裂時の様子を示す。
【符号の説明】
100…エアバッグカバー
101…カバー裏面
102…テアライン
200…超音波加工装置
210…駆動部
212…駆動アーム
214…超音波振幅子
216…超音波加工刃
216a…刃先
218…超音波発振機
221,222…変位計
223…画像検査用カメラ
230…NC制御部
Claims (1)
- 車両用エアバッグを被覆するエアバッグカバーの製造方法であって、
三次元的に成形された板状のエアバッグカバーを超音波加工手段を用いて後加工し、当該エアバッグカバーの板厚の範囲内における所定深さの溝が連続的に形成された線状溝を有するエアバッグカバーとする加工において、
前記線状溝の加工前において前記超音波加工手段の加工先端部と当該超音波加工手段側の所定箇所との間の第1の距離を導出するステップと、前記線状溝の加工時においてエアバッグカバーの加工面と前記所定箇所との間の第2の距離を導出するステップを有し、導出された前記第1の距離および第2の距離に基づいて前記線状溝の深さまたは当該線状溝における残肉を推定し、
前記第1の距離を導出するステップでは、基台上に基準ブロックを置くとともに、前記超音波加工手段側の前記所定箇所に設けた変位計によって検出された、前記基準ブロックの上面から当該変位計までの高さと、基台側に設けた変位計によって検出された、前記基準ブロックの上面から前記加工先端部までの高さとの差によって、前記第1の距離を導出し、
前記第2の距離を導出するステップでは、前記超音波加工手段側の前記所定箇所に設けた変位計によって、前記第2の距離を導出することを特徴とするエアバッグカバーの製造方法。
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