(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用樹脂製表皮のエアバック部分にその表面側に所定の
肉厚を残存させる状態で表皮裏面側から線状の溝を加工する方法であって、
表皮をその表面が平坦面に密着するように固定保持した状態で、
表皮の裏面側に配置した超音波加工装置の振動ホーンをその先端と上記平坦面とのクリアランスが表皮表面側の所定の残存肉厚に合致するように位置調整した後、
超音波加工装置及び加熱装置と表皮固定用平坦面とを加工すべき線状溝の方向に相対移動させて加熱装置により表皮のエアバック部分を予熱して軟化させ、その軟化したエアバック部分の裏面側に振動ホーンを介して超音波振動を付与することにより表皮用樹脂を順次溶融除去させて線状の溝を加工することを特徴とする自動車用表皮のエアバック部分への線状溝加工方法。
【請求項２】
自動車用樹脂製表皮のエアバック部分にその表面側に所定の
肉厚を残存させる状態で表皮裏面側から線状の溝を加工する装置であって、
表皮をその表面が平坦面に密着するように固定保持する定盤と、
表皮の裏面側に配置されて表皮用樹脂に超音波振動を付与する超音波加工装置と、
この超音波加工装置の振動ホーンをその先端と上記定盤の平坦面とのクリアランスが表皮表面側の所定の残存肉厚に合致するように位置調整する加工位置調整機構と、
超音波加工装置の移動方向上手側に設けられて超音波を付与する直前の表皮のエアバック部分を予熱する加熱装置と、
超音波加工装置及び加熱装置と定盤とを加工すべき線状溝の方向に相対移動させる加工位置移動機構とを具備していることを特徴とする自動車用表皮のエアバック部分への線状溝加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の衝突時における搭乗者の安全性確保のために例えば自動車用インスツルメントパネルを形成する、塩化ビニール（ＰＶＣ）やポリオレフィン（ＴＰＯ）、ポリウレタン（ＴＰＵ）等の樹脂製表皮のエアバック部分に、一定以上の破壊力が加わったとき、その箇所での破断を許容するようにするための線状の溝を加工する方法及び加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用樹脂製表皮のエアバック部分に加工される線状の溝は、意匠的な観点から表皮の表面側でなく、表皮の裏面側に加工することが要望されるとともに、線状溝が搭乗者の安全性に密接に関与するものであることから、再現可能な一定の破壊抵抗を発揮するように加工することが要求される。かかる要望及び要求に応じるべく近年では表皮の表面側に所定の肉厚を残存させるように表皮の裏面側から線状の溝を加工する手段が一般的に採用されている。
【０００３】
ところで、表皮の裏面側から線状の溝を加工する手段として、従来、（ａ）ナイフ状のカッター等を用いて機械的に樹脂材料を切除することで線状溝を加工する手段、（ｂ）例えば特開平１０−８５９６６号公報に開示されているように、レーザビームを放射して樹脂材料を局部的に焼却除去することで線状溝を加工する手段が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記（ａ）の機械的加工手段の場合は、表皮裏面側からの加工であっても、意匠面となる表皮の表面側に線状の加工跡を露呈させないように切除することが技術的に難しく、意匠面で大きなダメージを与える。また、この種の加工製品においては、品質管理の上から線状溝の加工後に表皮表面側の残存肉厚を測定して加工製品毎のデータを記録保存することが重要であるが、機械的加工手段の場合は、溝幅が狭く切除直後に樹脂材料の持つ弾性力で溝の両側面同士が密着する状態になるために、残存肉厚を精度良く測定することが困難で、品質管理の面からも好ましくない。
【０００５】
一方、上記（ｂ）のレーザ加工手段の場合は、意匠面（表皮表面）にダメージを与えないで所定の線状溝を加工することが可能であるものの、大きな出力パワーを必要とし、消費電力が嵩んで加工コストが高くなる。特に、品質管理の上で重要な残存肉厚を精度よく測定し記録しやすいような幅広の溝を加工するためには、膨大な出力パワーを有するレーザビーム発生器を使用したり、あるいは、比較的出力パワーの小さいレーザビーム発生器を複数回に亘って加工予定線に沿ってトレースさせたりする必要があり、その結果、加工コストが一段と高騰するという難点がある。
【０００６】
また、レーザ加工手段により表皮表面側に所定の肉厚を残存させて再現可能な一定の破壊抵抗を持つ線状溝を加工するためには、表皮の厚みのばらつきなどに対応して樹脂材料の焼却除去量、つまりは溝の加工深さを微妙に制御する必要があるが、その手段としてはレーザビーム発生器の出力パワーをコントロールする以外に方法がなく、加工制御そのものに高度な技術を要する。
【０００７】
その上、レーザ加工の場合は、加工すべき線状溝に対応する表皮部分の樹脂材料を焼却除去するものであるから、加工時にその樹脂材料相当量の煤が発生し放出され、この放出された煤が加工された溝に入り込むと、残存肉厚の測定値のばらつきの原因となる。これを回避するためには、不活性ガスを併用して煤の発生を抑制するとともに、煤を積極的に吸引除去する装置を付設する必要もあって、加工装置全体の設備費が非常に高価なものになるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、意匠面へのダメージを回避できるだけでなく、少ない消費電力及び簡単な制御のもとで表皮表面側に所定の肉厚が残存されて再現可能な一定の破壊抵抗を持つ線状溝を効率よく、かつ、残存肉厚の測定にも有利な状態に加工することができる自動車用表皮のエアバック部分への線状溝加工方法及び加工装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る自動車用表皮のエアバック部分への線状溝加工方法は、自動車用樹脂製表皮のエアバック部分にその表面側に所定の肉厚を残存させる状態で表皮裏面側から線状の溝を加工する方法であって、表皮をその表面が平坦面に密着するように固定保持した状態で、表皮の裏面側に配置した超音波加工装置の振動ホーンをその先端と上記平坦面とのクリアランスが表皮表面側の所定の残存肉厚に合致するように位置調整した後、超音波加工装置及び加熱装置と表皮固定用平坦面とを加工すべき線状溝の方向に相対移動させて加熱装置により表皮のエアバック部分を予熱して軟化させ、その軟化したエアバック部分の裏面側に振動ホーンを介して超音波振動を付与することにより表皮用樹脂を順次溶融除去させて線状の溝を加工することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明に係る自動車用表皮のエアバック部分への線状溝加工装置は、自動車用樹脂製表皮のエアバック部分にその表面側に所定の肉厚を残存させる状態で表皮裏面側から線状の溝を加工する装置であって、表皮をその表面が平坦面に密着するように固定保持する定盤と、表皮の裏面側に配置されて表皮用樹脂に超音波振動を付与する超音波加工装置と、超音波加工装置の移動方向上手側に設けられて超音波を付与する直前の表皮のエアバック部分を予熱する加熱装置と、超音波加工装置及び加熱装置と定盤とを加工すべき線状溝の方向に相対移動させる加工位置移動機構とを具備していることを特徴とするものである。
【００１１】
上記のごとき構成要件を有する本発明によれば、樹脂製表皮をその表面が平坦面に密着するように固定保持した上、その平坦面を基準面（零）として超音波加工装置の振動ホーンの先端位置を表皮肉厚方向に調整して該ホーン先端と平坦面とのクリアランスを表皮表面側に残存されるべき所定の肉厚に合致させる。この状態で、超音波加工装置及び加熱装置と表皮固定用平坦面とを加工すべき線状溝の方向に相対移動させることにより、まず、表皮の加工すべきエアバック部分が予熱され軟化されたうえで超音波加工装置の振動ホーンを介して表皮のエアバック部分の裏面側に超音波振動が順次付与されその箇所の表皮用樹脂を溶融除去して線状溝が加工されることになる。このように、超音波振動が付与される直前にエアバック部分を予熱し軟化させて超音波加工時における応力の分散を図ることにより超音波振動が加わる表皮表面側の意匠面へのダメージを回避することが可能である。
【００１２】
特に、振動ホーンとしては種々の幅及び形態のものが既存しており、その中から適切な幅、形態のものを選択使用することによって、超音波加工装置を加工予定線に沿って一回トレースさせるだけで幅広かつ所定深さの溝を加工することが可能であるとともに、表皮用樹脂材料を溶融しその溶融した樹脂を側方へ除去するだけであるから、機械的加工の場合のような線状の加工跡が表面側には露呈せず、この面でも意匠面へのダメージをなくすることが可能である。また、表皮表面側に所定の肉厚を残存させて再現可能な一定の破壊抵抗を持つ線状溝を加工するための加工制御も表皮の肉厚変動に対応して振動ホーンの位置を調整するといった簡単な機械的制御を採用することが可能である。
【００１３】
さらに、超音波加工に伴い生じた溶融樹脂は溝の側方へ除去されて硬化するだけで、溝内に入り込むことがないため、レーザ加工の場合のように、溝加工に伴う煤の発生を抑制する手段及び発生した煤を吸引除去する手段は一切不要として装置全体の設備費の低減を可能としつつ、溝加工後の表皮表面側の残存肉厚を裏面側から行なえるとともに、その測定値のばらつき原因をなくして測定精度の向上、ひいては、加工製品の品質管理を適確に行なうことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係る自動車用表皮のエアバック部分への線状溝加工方法の実施に際して用いられる加工装置全体の概略構成図、図２はそれの要部の拡大側面図である。
【００１５】
図１及び図２において、１は定盤で、その平坦上面１ａには多数の小孔１ｂ…が形成されてあり、空洞１ｃ内の空気を真空ポンプ等の真空発生器２によって吸引し減圧することにより上記平坦上面１ａに載置した自動車用樹脂製表皮３のエアバック部分を小孔１ｂ…を介して吸着させてその表面３ａが平坦上面１ａに密着するように固定保持するものである。表皮３の裏面３ｂ側となる定盤１の上方部には表皮用樹脂に超音波振動を付与する超音波加工装置４が配置されている。この超音波加工装置４は、発振周波数が２０〜４０ＫＨｚの超音波発振器４Ａと超音波振動子４Ｂと鉄合金及びチタン合金から一体加工されてカット刃が削り出された振動ホーン４Ｃとで構成されており、振動ホーン４Ｃとしては幅及び形態の異なる複数種のものが超音波振動子４Ｂに対して交換可能に取り付けられている。
【００１６】
上記超音波加工装置４の超音波振動子４Ｂ及び振動ホーン４Ｃは、振動ホーン４Ｃの先端と定盤１の平坦上面１ａとのクリアランスｔ１が表皮３の表面３ａ側に残存させるべき所定の肉厚ｔ（図３参照）に合致するように振動ホーン４Ｃの先端位置を表皮３の肉厚方向（矢印ｕ−ｄ方向）に移動可能とされた加工位置調整機構５に装着されている。この加工位置調整機構５は、既知あるいは加工時に検出される表皮３の肉厚Ｔを入力することに伴い振動ホーン４Ｃの先端位置を、定盤平坦面１ａを基準面（零）として表皮３の肉厚Ｔから残存肉厚ｔを減算した高さ位置に移動させるためのものであり、具体的にはシリンダ等の伸縮装置と必要移動量を演算し出力する制御部とを組み合わせた周知の機構であるため、その具体構造の説明及び図示は省略する。
【００１７】
また、上記超音波加工装置４及び加工位置調整機構５は、上記定盤１に対して表皮３のエアバック部分の裏面３ｂ側に加工すべき線状溝６（図３参照）の方向（矢印Ｘ方向）に駆動移動自在とされた加工位置移動機構７に装着されている。この加工位置移動機構７としては、例えばベルトコンベアやチェーンコンベア等の周知のコンベアを用いることが可能であるため、その具体構造の説明及び図示は省略する。
【００１８】
上記超音波加工装置４の加工位置移動方向Ｘの上手側には、超音波振動を付与する直前の表皮３の加工部分を予熱する加熱装置として、温風を表皮３の裏面３ｂに吹き付ける温度コントローラ８ａ付きの温風発生器８が配設されているとともに、超音波加工装置４の加工位置移動方向Ｘの下手側には、超音波加工された直後の表皮３の裏面３ｂ部分に冷却エアを吹き付ける冷却エア噴出装置９が配設され、かつ、この冷却エア噴出装置９の直後には表皮３の裏面３ｂに加工された線状溝６の残存肉厚ｔを表皮裏面３ｂ側から測定し記録する装置として、例えばレーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ１０が配設されている。なお、表皮３の加工部分を予熱する加熱装置としては、温風発生器８に代えて電熱ヒーターなどを用いてもよく、また、残存肉厚ｔの測定記録装置としては、レーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ１０に代えて透過型光電センサを用いてもよい。さらに、温風発生器８、冷却エア噴出装置９及びレーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ１０は加工位置移動機構７を介して超音波加工装置４と加工位置移動方向Ｘに一体的に移動するように構成されている。
【００１９】
次に、上記構成の加工装置を用いて自動車用表皮３のエアバック部分に線状溝６を加工する方法について説明する。
まず、樹脂製表皮３の被加工部分（エアバッグ部分）をその表面３ａを下側にして定盤１の平坦上面１ａ上に載置した上、空洞１ｃ内の空気を真空発生器２によって吸引し減圧することにより樹脂製表皮３の被加工部分を小孔１ｂ…を介して吸着させてその表面３ａが平坦上面１ａに密着するように表皮３を定盤１に固定保持させる。
【００２０】
ついで、被加工表皮３の肉厚Ｔに対応して超音波加工装置４の超音波振動子４Ｂ及び振動ホーン４Ｃを位置調整機構５を介して振動ホーン４Ｃの先端と定盤１の平坦上面１ａとのクリアランスｔ１が表皮３の表面３ａ側に残存されるべき所定の肉厚ｔに合致するように定盤１の平坦上面１ａを基準面（零）として表皮肉厚方向（矢印ｕ−ｄ方向）に移動することにより、超音波加工装置４による加工位置を初期調整する。
【００２１】
しかる後、加工位置移動機構７を介して超音波加工装置４を温風発生器８、冷却エア噴出装置９及びレーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ１０とともに加工位置移動方向Ｘに一体的に移動させると、温風発生器８で発生された温風が表皮３の裏面３ｂに吹き付けられて超音波加工直前の表皮３の被加工部分が予熱されて軟化し、この軟化部分に振動ホーン４Ｃを介して超音波振動が付与されて表面３ａ側に所定の肉厚ｔが残存された線状溝６を加工することになり、この加工時の応力は分散されて表皮３の表面３ａ側の意匠面へのダメージが回避される。
【００２２】
また、超音波振動付与による超音波加工に伴って順次溶融される樹脂部分３ｄは、図３に明示するように、加工された線状溝６の両側の表皮裏面３ｂ上に除去され、この位置で冷却エア噴出装置９から吹き付けられる冷却エアにより即座に硬化されることになるため、溶融樹脂部分３ｄが加工された線状溝６内に入り込むことがなく、幅の広い溝６を確実に加工することができる。
【００２３】
上記のように超音波加工が完了した直後、レーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ１０により加工後の線状溝６が表皮３の裏面３ｂ側からスキャニングされるとともに、その撮影画像の処理により残存肉厚ｔが測定され記録されることになり、加工製品の品質管理資料として有効に活用される。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、超音波加工装置４による加工位置を表皮３の肉厚Ｔに対応して初期調整するだけの場合について説明したが、実際の超音波加工時における残存肉厚ｔが目標値に対して許容誤差以上に変動する可能性のある表皮３を加工対象とする場合は、上記位置調整機構５を作動させて残存肉厚ｔが許容誤差範囲に入るようなフィードバック方式の調整を行なうことが望ましく、機械的な調整機構５であるから、そのようなフィードバック方式の調整も簡単に実現することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、樹脂製表皮の裏面側からの線状溝加工手段として、加熱装置による直前予熱で加工部分を軟化させた上で超音波加工装置による超音波振動を利用することにより、加工予定線に沿って一回トレースさせるだけで幅広の溝を加工することができるとともに、超音波加工に伴って生じた溶融樹脂は溝の側方へ除去し硬化させて溝内への異物の入り込みをなくすることができるので、機械的加工の場合のような線状の加工跡が表面側に露呈せず、かつ、加工時の応力を分散させて意匠面へのダメージを回避することができる。しかも、表皮の肉厚変動に対応する加工位置の調整も簡単な機械的制御で可能にして表皮表面側に所定の肉厚が残存し再現可能な一定の破壊抵抗を持つ線状溝を効率よく加工することができる。その上、レーザ加工の場合のように、溝加工に伴う煤の発生を抑制する手段及び発生した煤を吸引除去する手段が一切不要で、装置全体の設備費の低減及び消費電力の低減により加工コストの著しい節減を図りつつ、溝加工後の表皮表面側の残存肉厚を裏面側から容易かつ精度よく測定することを可能とし、ひいては、加工製品の品質管理を適確に行なうことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動車用表皮のエアバック部分への線状溝加工方法の実施に際して用いられる加工装置全体の概略構成図である。
【図２】図１の要部の拡大側面図である。
【図３】加工された線状溝及びその周辺状態を説明する要部の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１  定盤
１ａ  平坦上面
３  自動車用樹脂製表皮
３ａ  表皮表面（意匠面）
３ｂ  表皮裏面
４  超音波加工装置
４Ｃ  振動ホーン
５  加工位置調整機構
６  線状溝
７  加工位置移動機構
８  温風発生器（加熱装置の一例）
１０  レーザ変位センサ及びＣＣＤカメラ（残存肉厚測定記録装置の一例）
ｔ  平坦上面と振動ホーン先端とのクリアランス
ｔ１  残存肉厚
【図１】
0003577470.tif 000002
【図２】
0003577470.tif 000003
【図３】
0003577470.tif 000004