JP7311766B2 - 成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車内装部材（例：ドアトリム）等として利用可能な成形品の製造方法に関する。

特許文献１には、一対の金型を用いて表皮材シートと樹脂シートの一体成形を行う技術が開示されている。

特開２０１９－１１１７３６号公報

特許文献１では、シートホルダに取り付けられた表皮材シートを一対の金型の間に配置しているが、この方法では、成形の度に、表皮材シートを人力でシートホルダに取り付ける作業が発生するので、手間がかかり、生産性を低下させる原因となっている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、生産性に優れた成形品の製造方法を提供するものである。

本発明によれば、成形品の製造方法であって、表皮材シート供給工程と、表皮材シート配置工程と、成形工程と、取出工程を備え、前記表皮材シート供給工程は、表皮材シート供給装置と、ロボットハンドを用いて行われ、前記表皮材シート供給装置は、表皮材リボンが巻かれて構成された表皮材ロールと、クランプとを備え、前記ロボットハンドは、チャックを備え、前記表皮材シート供給工程は、繰り出し工程と、把持工程と、切断工程を備え、前記繰り出し工程では、前記表皮材リボンを前記クランプが把持した状態で前記表皮材ロールを巻き戻す方向に前記クランプを移動させることによって前記表皮材リボンが所定長繰り出された繰り出し部を形成し、前記把持工程では、前記クランプよりも前記表皮材リボンの上流側の位置において前記チャックが前記繰り出し部を把持し、前記切断工程では、前記チャックよりも前記表皮材リボンの上流側の位置において前記繰り出し部を切断して前記チャックによって把持された表皮材シートを切り出し、前記表皮材シート配置工程では、前記表皮材シートが第１及び第２金型の間に配置されるように前記ロボットハンドを移動させ、前記成形工程では、第１及び第２金型に配置されたパリソンと前記表皮材シートとを一体成形し、前記取出工程では、前記一体成形によって得られた成形体を第１及び第２金型から取り出す、方法が提供される。

本発明では、上記方法によって表皮材シートを供給するので、成形の度に、表皮材シートを人力でシートホルダに取り付ける必要がない。このため、本発明の方法は、生産性に優れている。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記チャックを第１チャックとすると、前記ロボットハンドは、第１チャックから離間されて設けられた第２チャックを備え、前記把持工程では、前記クランプよりも前記表皮材リボンの上流側の位置において第１及び第２チャックが前記繰り出し部を把持し、第２チャックは、第１チャックよりも前記表皮材リボンの上流側の位置において前記繰り出し部を把持し、前記切断工程では、第２チャックよりも前記表皮材リボンの上流側の位置において前記繰り出し部を切断して第１及び第２チャックによって把持された表皮材シートを切り出す、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、第１及び第２チャックは、それぞれ、開閉可能な一対の把持部材を備え、前記繰り出し工程では、第１及び第２チャックの前記一対の把持部材が開いた状態で前記クランプが前記一対の把持部材の間の領域を移動する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記表皮材シート配置工程では、第１及び第２チャックの一方は、第１及び第２金型の上方において前記表皮材シートを把持し、第１及び第２チャックの他方は、第１及び第２金型の下方において前記表皮材シートを把持する、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記パリソンは、樹脂シートで構成され、前記成形工程では、前記樹脂シートに幅方向の張力が加えられる、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記クランプを第１クランプとすると、前記表皮材シート供給装置は、第１クランプよりも前記表皮材リボンの上流側の位置に配置される第２クランプを備え、前記切断工程では、前記チャックよりも前記表皮材リボンの上流側の位置において第２クランプが前記繰り出し部を把持した状態で、第２クランプと前記チャックの間の位置において前記繰り出し部を切断して前記チャックによって把持された表皮材シートを切り出す、方法である。
好ましくは、前記記載の方法であって、前記取出工程が完了する前に、次サイクルの前記表皮材シート供給工程が開始される、方法である。

本発明の一実施形態の成形システム１の構成を示す平面図である。 表皮材シート供給装置２とロボットハンド３の構成を示す、表皮材ロール２ａの回転軸に平行な方向から見た図である。 図３Ａ～図３Ｅは、表皮材シート供給工程を説明するための、表皮材ロール２ａの回転軸に平行な方向から見た図である。 開状態のロボットハンド３を示し、図４Ａは正面図、図４Ｂは左側面図、図４Ｃは平面図である。 閉状態のロボットハンド３を示し、図５Ａは正面図、図５Ｂは左側面図、図５Ｃは平面図である。図５Ａは、表皮材シート８を金型３１，３２の間に配置した状態を示す。 パリソン供給装置６の構成を示す。 図７Ａ～図７Ｄは、表皮材シート配置工程及び成形工程を説明するための平面図である。 図８Ａ～図８Ｃは、成形工程を説明するための平面図である。 樹脂シート７ａの成形工程を説明するための、図６中のＡ－Ａ断面に相当する断面図である。 図９の状態から樹脂シート７ａに張力を加えた状態を示す断面図である。 図１０の状態から金型３１，３２を閉じた後の状態の示す断面図である。 図３Ａの変形例を示す。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．成形システム１
まず、本発明の成形品の製造方法の実施に利用可能な成形システム１について説明する。

図１及び図６に示すように、成形システム１は、表皮材シート供給装置２と、ロボットハンド３と、金型ユニット４と、取出機５と、パリソン供給装置６を備える。

表皮材シート供給装置２は、図２～図３に示すように表皮材シート８をロボットハンド３に供給する機能を有する。

図２に示すように、表皮材シート供給装置２は、表皮材リボンが巻かれて構成された表皮材ロール２ａと、第１及び第２クランプ２ｂ，２ｃと、カッター２ｄを備える。表皮材リボンは、長尺状の表皮材であり、表皮材リボンから多数の表皮材シート８が切り出される。表皮材は、例えば不織布である。表皮材シート８は、１回の成形に用いる長さの表皮材である。第１クランプ２ｂは、開閉可能な一対の把持部材２ｂ１，２ｂ２で構成される。第２クランプ２ｃは、開閉可能な一対の把持部材２ｃ１，２ｃ２で構成される。第１クランプ２ｂは、移動可能に構成された移送クランプであり、第２クランプ２ｃは、固定された位置で開閉する固定クランプである。カッター２ｄは、表皮材シート８の切り出しに用いられる。

図４～図５に示すように、ロボットハンド３は、ベース３ａと、第１及び第２チャック３ｂ，３ｃを備える。チャック３ｂ，３ｃは、互いに離間されてベース３ａに固定されている。ベース３ａは、不図示の駆動ロボットに固定される。駆動ロボットは、ロボットハンド３を所望の位置に移動させる機能を有し、一例では、図１のＸ方向（左右方向）、Ｙ方向（上下方向）、Ｚ方向（紙面垂直方向）にロボットハンド３を移動可能に構成される。

第１チャック３ｂは、開閉可能な一対の把持部材３ｂ１，３ｂ２を備える。第２チャック３ｃは、開閉可能な一対の把持部材３ｃ１，３ｃ２を備える。把持部材３ｂ１，３ｂ２と、把持部材３ｃ１，３ｃ２は、それぞれ、駆動機構３ｄによって開閉駆動される。駆動機構３ｄは、一例では、把持部材３ｂ１，３ｃ１に固定されたシリンダチューブ３ｄ１と、把持部材３ｂ２，３ｃ２に固定されたピストンロッド３ｄ２を備える。シリンダチューブ３ｄ１からのピストンロッド３ｄ２の突出長を変化させることによって把持部材３ｂ２，３ｃ２が移動して、把持部材３ｂ１，３ｂ２の間隔と、把持部材３ｃ１，３ｃ２の間隔がそれぞれ変化する。図４Ｃに示すように、ピストンロッド３ｄ２は、把持部材３ｂ２，３ｃ２の基端近傍に固定されているので、把持部材３ｂ２，３ｃ２の先端が基端に追従しにくい。このため、把持部材３ｂ２，３ｃ２の先端の追従性を向上させるために、把持部材３ｂ２，３ｃ２は、先端近傍が細くなっている。

図１に示すように、金型ユニット４は、開閉可能な第１及び第２金型３１，３２と、金型３１，３２が装着されるプラテン２１，２２を備える。金型３１，３２は、プラテン２１，２２を介して開閉駆動される。金型３１，３２には、パリソン供給装置６から供給されたパリソン７が配置される。パリソン７は、溶融樹脂で構成され、シート状であっても筒状であってもよい。また、パリソン７は、発泡であっても非発泡であってもよい。パリソン７は、一例では、発泡樹脂シートである。パリソン７は、金型３１，３２によって、表皮材シート８と一体成形される。成形方法は、真空成形又はブロー成形であってもよく、金型３１，３２で表皮材シート８とパリソン７を挟むことによって成形してもよい。

取出機５は、開閉可能な一対の把持部材５ａ，５ｂを備える。取出機５は、金型３１，３２の上方において、パリソン供給装置６と金型３１，３２の間のバリを把持することによって、金型３１，３２で成形された成形体を取り出す機能を有する。

図６に示すように、パリソン供給装置６は、ホッパー１２と、押出機１３と、インジェクタ１６と、アキュームレータ１７と、ヘッド１８を備える。押出機１３とアキュームレータ１７は、連結管２５を介して連結される。アキュームレータ１７とヘッド１８は、連結管２７を介して連結される。

ホッパー１２から押出機１３のシリンダ１３ａ内に投入された原料樹脂１１は、シリンダ１３ａ内で溶融混練されて溶融樹脂になり、アキュームレータ１７内に押し出される。シリンダ１３ａには、シリンダ１３ａ内に発泡剤を注入するためのインジェクタ１６が設けられており、発泡パリソンを形成する場合には、インジェクタ１６を通じて発泡剤が注入される。

アキュームレータ１７は、シリンダ１７ａとその内部で摺動可能なピストン１７ｂを備えており、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが所定量貯留された後にピストン１７ｂを移動させることによって、溶融樹脂１１ａをヘッド１８内に設けられたスリットから押し出して垂下させてパリソン７を形成する。パリソン７が樹脂シートである場合、ヘッド１８はＴダイである。

２．成形品の製造方法
本発明の一実施形態の成形品の製造方法は、表皮材シート供給工程と、表皮材シート配置工程と、成形工程と、取出工程を備える。

２－１．表皮材シート供給工程
表皮材シート供給工程は、表皮材シート供給装置２と、ロボットハンド３を用いて行われ、繰り出し工程と、把持工程と、切断工程を備える。

繰り出し工程では、図３Ａに示すように、第１クランプ２ｂが表皮材リボン２ａ１を把持し、その状態で、図３Ｂに示すように、表皮材ロール２ａを巻き戻す方向に第１クランプ２ｂを移動させることによって、表皮材リボンが所定長繰り出された繰り出し部２ｅを形成する。第１クランプ２ｂは、表皮材リボン２ａ１の端部２ａ２の近傍を把持することが好ましい。図３Ａの状態では、把持部材３ｂ１，３ｂ２と、把持部材３ｃ１，３ｃ２は、それぞれ、開いた状態になっており、第１クランプ２ｂは、把持部材３ｃ１と把持部材３ｃ２の間の領域を通過した後、把持部材３ｂ１と把持部材３ｂ２の間の領域を通過する。

把持工程では、図３Ｃに示すように、第１クランプ２ｂよりも表皮材リボン２ａ１の上流側の位置においてチャック３ｂ，３ｃが繰り出し部２ｅを把持する。なお、表皮材リボン２ａ１に沿って表皮材リボン２ａ１の端部２ａ２から表皮材ロール２ａに近づく方向が上流方向である。第２チャック３ｃは、第１チャック３ｂよりも表皮材リボン２ａ１の上流側の位置において繰り出し部２ｅを把持する。チャック３ｂ，３ｃが繰り出し部２ｅを把持した後、表皮材シート配置工程の前に第１クランプ２ｂを開状態にする。

切断工程では、図３Ｄ～図３Ｅに示すように、第２チャック３ｃよりも表皮材リボン２ａ１の上流側の位置において第２クランプ２ｃが繰り出し部２ｅを把持した状態で、第２クランプ２ｃと第２チャック３ｃの間において繰り出し部２ｅを切断して、チャック３ｂ，３ｃによって把持された表皮材シート８を切り出す。この工程は、例えば、カッター２ｄを用いて行うことができる。切断工程の後、次サイクルでの繰り出し工程が開始される前までの任意の時点に、第１クランプ２ｂを図２に示す位置に移動させる。

２－２．表皮材シート配置工程
表皮材シート配置工程では、図５及び図７Ａ～図７Ｂに示すように、表皮材シート８が開状態の金型３１，３２の間に配置されるようにロボットハンド３を移動させる。この状態では、図５Ａに示すように、第２チャック３ｃは、金型３１，３２の上方において表皮材シート８を把持し、第１チャック３ｂは、金型３１，３２の下方において表皮材シート８を把持する。チャック３ｂ，３ｃの配置は逆にしてもよい。

２－３．成形工程
成形工程では、図７Ｂに示すように、開状態の金型３１，３２の間にパリソン７を配置し、その状態で、図７Ｃに示すように、金型３１，３２を閉じることによって、パリソン７と表皮材シート８を一体成形して成形体を形成する。

次に、図７Ｄに示すように、チャック３ｂ，３ｃを開状態にした後、図８Ａに示すように、ロボットハンド３を金型３１，３２から離れる方向に移動させると共に、開状態の取出機５を金型３１，３２に近づける。

次に、図８Ｂ及び図２に示すように、表皮材シート供給装置２から表皮材シート８を受け取る位置にロボットハンド３を移動させると共に、取出機５を閉状態にすることによって、取出機５でパリソン供給装置６と金型３１，３２の間のバリを把持する。

２－４．取出工程
取出工程では、図８Ｃに示すように、金型３１，３２を開状態にして、取出機５によって成形体を取り出すと共に、ロボットハンド３は、次サイクルで用いる表皮材シート８を表皮材シート供給装置２から受け取る。取り出した成形体に対して、バリ除去等の後処理を行うことによって、成形品を得ることができる。

また、取出工程が完了する前に、次サイクルの表皮材シート供給工程を開始することによって、サイクルの短縮化が可能である。

ところで、図９～図１０に示すように、パリソン７が樹脂シート７ａである場合には、樹脂シート７ａの波打ちを抑制すべく、金型３１，３２の間に配置したエキスパンダ１５を用いて樹脂シート７ａに張力を加えることが好ましい。樹脂シート７ａが発泡樹脂シートである場合、波打ちが特に顕著であるので、エキスパンダ１５を用いる必要性が特に大きい。

エキスパンダ１５は、一対の把持ユニット１５ａを備える。各把持ユニット１５ａは把持部１５ａ１，１５ａ２を備え、把持部１５ａ１，１５ａ２の間に樹脂シート７ａを把持可能になっている。また、一対の把持ユニット１５ａは、幅方向の距離が可変になっている。一対の把持ユニット１５ａが樹脂シート７ａの幅方向の両端を把持した状態で一対の把持ユニット１５ａの幅方向の距離を大きくすることによって樹脂シート７ａに幅方向の張力を加えることが可能になっている。このように樹脂シート７ａの幅方向の両側をエキスパンダ１５で把持し、表皮材シート８の上下方向の両側をチャック３ｂ，３ｃで把持する場合、エキスパンダ１５とチャック３ｂ，３ｃが干渉しにくいという利点がある。

エキスパンダ１５は、金型３１に対して、型閉じ方向に相対移動が可能になっている。エキスパンダ１５を金型３１に向かって移動することによって樹脂シート７ａを金型３１の凸部３１ａに押し付けることが可能になっている。金型３２は、金型３１に対向する面に凹部３２ａを有する。凸部３１ａと凹部３２ａは互いに略相補形状になっている。このため、表皮材シート８と樹脂シート７ａを金型３１，３２で挟むことによって表皮材シート８と樹脂シート７ａを一体成形することができる。

３．その他の実施形態
・上記実施形態では、把持工程において、チャック３ｂ，３ｃで繰り出し部２ｅを把持したが、１つのチャックで繰り出し部２ｅを把持してもよい。また、その状態で切断工程以降の工程を行ってもよく、切断工程の後に２つ目のチェックで繰り出し部２ｅを把持し、表皮材シート配置工程以降の工程は２つのチャックで繰り出し部２ｅを把持して行ってもよい。
・上記実施形態では、第２クランプ２ｃが繰り出し部２ｅを把持した状態で切断工程を行っているが、第２クランプ２ｃは省略してもよい。
・上記実施形態では、表皮材ロール２ａの中心軸２ａ３は、図３Ａに示すように水平方向であるが、これ以外の方向（例：鉛直方向）であってもよい。
・上記実施形態では、表皮材ロール２ａの中心軸２ａ３は、第２クランプ２ｃよりも高い位置にあるが、図１２に示すように、表皮材ロール２ａの中心軸２ａ３を第２クランプ２ｃよりも低い位置（例：床面１０上）に載置して、クランプ２ｂ，２ｃ，チャック３ｂ，３ｃで表皮材リボン２ａ１を把持可能になるように表皮材リボン２ａ１をガイド部材（例：ローラ）９ａ，９ｂで案内するように構成してもよい。表皮材ロール２ａはサイズが大きいので、高い位置に設置するのが困難な場合があるが、図１２に示す構成では、表皮材ロール２ａを低い位置に設置することが可能になる。

１ ：成形システム
２ ：表皮材シート供給装置
２ａ ：表皮材ロール
２ａ１ ：表皮材リボン
２ａ２ ：端部
２ａ３ ：中心軸
２ｂ ：第１クランプ
２ｂ１ ：把持部材
２ｂ２ ：把持部材
２ｃ ：第２クランプ
２ｃ１ ：把持部材
２ｃ２ ：把持部材
２ｄ ：カッター
２ｅ ：繰り出し部
３ ：ロボットハンド
３ａ ：ベース
３ｂ ：第１チャック
３ｂ１ ：把持部材
３ｂ２ ：把持部材
３ｃ ：第２チャック
３ｃ１ ：把持部材
３ｃ２ ：把持部材
３ｄ ：駆動機構
３ｄ１ ：シリンダチューブ
３ｄ２ ：ピストンロッド
４ ：金型ユニット
５ ：取出機
５ａ ：把持部材
５ｂ ：把持部材
６ ：パリソン供給装置
７ ：パリソン
７ａ ：樹脂シート
８ ：表皮材シート
９ａ ：ガイド部材
９ｂ ：ガイド部材
１０ ：床面
１１ ：原料樹脂
１１ａ ：溶融樹脂
１２ ：ホッパー
１３ ：押出機
１３ａ ：シリンダ
１５ ：エキスパンダ
１５ａ ：把持ユニット
１５ａ１ ：把持部
１５ａ２ ：把持部
１６ ：インジェクタ
１７ ：アキュームレータ
１７ａ ：シリンダ
１７ｂ ：ピストン
１８ ：ヘッド
２１ ：プラテン
２２ ：プラテン
２５ ：連結管
２７ ：連結管
３１ ：第１金型
３１ａ ：凹部
３２ ：第２金型
３２ａ ：凹部

Claims (6)

1. 成形品の製造方法であって、
   表皮材シート供給工程と、表皮材シート配置工程と、成形工程と、取出工程を備え、
   前記表皮材シート供給工程は、表皮材シート供給装置と、ロボットハンドを用いて行われ、
   前記表皮材シート供給装置は、表皮材リボンが巻かれて構成された表皮材ロールと、クランプとを備え、
   前記ロボットハンドは、第１及び第２チャックを備え、
   第１及び第２チャックは、それぞれ、開閉可能な一対の把持部材を有し、
   第２チャックは、第１チャックから離間されて設けられ、
   前記表皮材シート供給工程は、繰り出し工程と、把持工程と、切断工程を備え、
   前記繰り出し工程では、前記表皮材リボンを前記クランプが把持した状態で前記表皮材ロールを巻き戻す方向に前記クランプを移動させることによって前記表皮材リボンが所定長繰り出された繰り出し部を形成し、
   前記把持工程では、前記クランプよりも前記表皮材リボンの上流側の位置において第１及び第２チャックがそれぞれ前記一対の把持部材を用いて前記繰り出し部を把持し、
   第２チャックは、第１チャックよりも前記表皮材リボンの上流側の位置において前記繰り出し部を把持し、
   前記切断工程では、第２チャックよりも前記表皮材リボンの上流側の位置において前記繰り出し部を切断して第１及び第２チャックによって把持された表皮材シートを切り出し、
   前記表皮材シート配置工程では、前記表皮材シートが第１及び第２金型の間に配置されるように前記ロボットハンドを移動させ、
   前記成形工程では、第１及び第２金型に配置されたパリソンと前記表皮材シートとを一体成形し、
   前記取出工程では、前記一体成形によって得られた成形体を第１及び第２金型から取り出す、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記繰り出し工程では、第１及び第２チャックの前記一対の把持部材が開いた状態で前記クランプが前記一対の把持部材の間の領域を移動する、方法。
3. 請求項１ 又は請求項２に記載の方法であって、
   前記表皮材シート配置工程では、第１及び第２チャックの一方は、第１及び第２金型の上方において前記表皮材シートを把持し、第１及び第２チャックの他方は、第１及び第２金型の下方において前記表皮材シートを把持する、方法。
4. 請求項３ に記載の方法であって、
   前記パリソンは、樹脂シートで構成され、
   前記成形工程では、前記樹脂シートに幅方向の張力が加えられる、方法。
5. 請求項１～請求項４の何れか１つに記載の方法であって、
   前記クランプを第１クランプとすると、
   前記表皮材シート供給装置は、第１クランプよりも前記表皮材リボンの上流側の位置に配置される第２クランプを備え、
   前記切断工程では、第２チャックよりも前記表皮材リボンの上流側の位置において第２クランプが前記繰り出し部を把持した状態で、第２クランプと第２チャックの間の位置において前記繰り出し部を切断して第１及び第２チャックによって把持された表皮材シートを切り出す、方法。
6. 請求項１～請求項５の何れか１つに記載の方法であって、
   前記取出工程が完了する前に、次サイクルの前記表皮材シート供給工程が開始される、方法。