(57)【要約】【課題】車両用シートクッションパッド等の発泡成形品を成形するための金型の作製工期を短縮する。【解決手段】発泡成形品１０のモデル２４を作製する工程と、得られたモデル２４から鋳型としての砂型３４，３６，４２を作製する工程であって、少なくとも形状転写面に可撓性シート２６ａ，２６ｄを用いて、かつ真空吸引により砂３２を固めて砂型を作製する工程と、得られた砂型３６，４２を用いて発泡成形用の金型１２を鋳造する工程と、を含む発泡成形用金型の製造方法である。【選択図】　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡成形品のモデルを作製する工程と、
得られたモデルから鋳型としての砂型を作製する工程であって、少なくとも形状転写面に可撓性シートを用いて、かつ真空吸引により砂を固めて砂型を作製する工程と、
得られた砂型を用いて発泡成形用の金型を鋳造する工程と、
を含む発泡成形用金型の製造方法。
【請求項２】
前記砂型の作製工程が、
前記モデルからその一表面の反転形状を持つ第１砂型を作製する工程であって、該第１砂型のための砂と前記モデルとの間に可撓性シートを介在させて真空吸引により砂を固める工程と、
前記第１砂型から前記モデルの前記一表面と同じ形状を持つ第２砂型を作製する工程であって、該第２砂型のための砂を真空吸引により固める工程と、
前記モデルの前記一表面に前記金型の厚みに相当する肉厚を持つ表層を設け、該表層を持つモデルから当該表層表面の反転形状を持つ第３砂型を作製する工程であって、該第３砂型のための砂と前記表層との間に可撓性シートを介在させて真空吸引により砂を固める工程と、
を含む請求項１記載の発泡成形用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用シートクッションパッド等の発泡成形品を成形するための金型の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自動車等の車両用シートに用いられるクッションバッドなどの合成樹脂の発泡成形体品を成形する発泡成形用金型は、発泡成形品の２次元の設計図面及びデータや３次元ＣＡＤデータなどから発泡成形品のモデルを作製し、このモデルに基づいて金属鋳造用の鋳型を砂型などで作製し、この鋳型を用いて鋳造により製造している。
【０００３】
その際、鋳型としての砂型を作製するには、砂に予め樹脂を配合しておき、モデルを砂の中に埋めてから該樹脂により砂を硬化させて所定形状の鋳型を得ている。このように従来の砂型作製では、モデルを直接砂の中に埋めるため、モデル表面を保護するための表面処理が必要であり、その分モデル作製工程に時間がかかってしまう。また、樹脂による砂型の硬化には相当の時間を要し、硬化が完了するまで次工程に進めないことから、鋳型作製工程にもかなりの時間を要している。
【０００４】
また、従来、真空吸引により砂を固めて鋳型としての砂型を作製する場合もあるが、その場合、従来は、図９に示すように、まずモデルを作製し、このモデルから金型と同一形状を持つ樹脂型を作製し、この樹脂型から鋳型としての砂型を真空吸引により作製している。この場合、砂型作製に際して上記のような樹脂による硬化時間を待つ必要はないものの、樹脂型の作製に相当の時間を要し、金型の作製工期としては何ら短縮されていないのが実情である。
【０００５】
最近、自動車メーカーより、開発工数の短縮化、試作品の短納期化に対する要求が一段と強くなってきており、このような状況下、金型の作製工期を短縮することは、製品開発のためのリードタイムを短縮化する上で極めて重要である。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、発泡成形用金型の作製工期を短縮することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の発泡成形用金型の製造方法は、発泡成形品のモデルを作製する工程と、得られたモデルから鋳型としての砂型を作製する工程であって、少なくとも形状転写面に可撓性シートを用いて、かつ真空吸引により砂を固めて砂型を作製する工程と、得られた砂型を用いて発泡成形用の金型を鋳造する工程と、を含むものである。
【０００８】
上記砂型の作製工程は、前記モデルからその一表面の反転形状を持つ第１砂型を作製する工程であって、該第１砂型のための砂と前記モデルとの間に可撓性シートを介在させて真空吸引により砂を固める工程と、前記第１砂型から前記モデルの前記一表面と同じ形状を持つ第２砂型を作製する工程であって、該第２砂型のための砂を真空吸引により固める工程と、前記モデルの前記一表面に前記金型の厚みに相当する肉厚を持つ表層を設け、該表層を持つモデルから当該表層表面の反転形状を持つ第３砂型を作製する工程であって、該第３砂型のための砂と前記表層との間に可撓性シートを介在させて真空吸引により砂を固める工程と、を含むものであることが好ましい。
【０００９】
本発明の製造方法によれば、砂型を作製する際にモデル表面と砂との間に可撓性シートが介在することになるため、モデルが直接砂に接することがない。そのため、モデルの表面処理工数を削減することができる。また、砂を真空吸引により固めて所定の形状に保持するため、樹脂による硬化の場合のような長時間の硬化時間を待たずに次工程に進むことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る発泡成形用金型の製造方法について図面に基づいて説明する。
【００１１】
本実施形態は、図１に示す軟質ポリウレタンフォームよりなる自動車用シートクッションパッド１０を発泡成形品として、これを成形するための図２に示す金型１２の作製方法に関する。この金型１２は、上方に開口する下型１４と、下型１４の上面開口を開閉する上型１６とを備えてなる。詳細には、下型１４は、パッドの上面（表面）側を成形する型であり、それに対応した凹部を有する。また、上型１６は、パッドの下面（裏面）側を成形する型であり、上記凹部を閉じることにより、すり合わせ面（ＰＬ部）１８の内側において、下型１４との間にパッド形状に対応する発泡空間であるキャビティを形成する。
【００１２】
金型１２の作製手順の概略は図３に示す通りである。
【００１３】
（１）まず、発泡成形品のモデルを作製する。モデルは、２次元の設計図面やデータから作製することもできるが、発泡成形品の３次元ＣＡＤデータからＮＣ加工データを作成し、このＮＣ加工データに基づいて作製することが好ましい。その際、モデルは、アルミニウム等の金属材、木材、合成樹脂材などのソリッドな加工用標準材から作製される。ＮＣ加工は、切削加工を行う各種のＮＣ工作機械によるものに限られず、ＮＣデータに基づく放電加工も含まれる。好ましくは、ＣＡＤデータからＮＣ加工データに変換するためのソフトウェアとして「ｍｓｇ（マシニング　ストラテジスト）」（英国ＮＣ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ）社の登録商標）と、高精度輪郭制御装置とが組み込まれたＮＣ加工機を使用して行う高速ＮＣ加工によりモデルを作製することである。
【００１４】
（２）次いで、作製したモデルから鋳型としての砂型を作製する。砂型は、ポリエチレン製シートなどの可撓性シートで砂を挟み込み、この砂を真空吸引により固めて所定形状に保持することにより作製される。
【００１５】
詳細には、図４に示すように、下型１４を鋳造するための砂型は、（２−１）捨て型作製工程と、（２−２）製品面側砂型作製工程と、（２−３）裏面側砂型作製工程とから作製され、上型１６を鋳造するための砂型についても同様にして作製される。
【００１６】
（２−１）捨て型作製工程は、図５に示す通りであり、まず、金型１２にインロウ面２０を確保するための台２２を置き、その上にモデル２４を載せ、更にその上にモデル２４のパッド表面を覆うように可撓性シート２６ａを被せて、その上に上記台２２を取り囲むように枠２８ａを載せる（図５（ａ）参照）。なお、枠２８ａには吸引口３０が設けられており、吸引口３０は不図示の真空ポンプに接続されている。次いで、枠２８ａ内に砂３２を入れ（図５（ｂ）参照）、その上に可撓性シート２６ｂを被せる（図５（ｃ）参照）。そして、真空ポンプを動作させることにより、枠２８ａ内に充填され上下の可撓性シート２６ａ，２６ｂで挟まれた砂３２から空気を吸引して、砂３２をその形状に固める、即ちその形状のまま保持させる。その後、モデル２４と台２２を取り除くことにより、図５（ｄ）に示すように、パッド上面の反転形状を持つ捨て型３４が得られる。なお、捨て型３４は、後記の製品面側砂型３６を作製するための型であって金型１２の鋳造には使用しない砂型であり、そのため製品面側砂型３６の作製後に解体して砂３２は再利用することができる。
【００１７】
（２−２）製品面側砂型作製工程は、図６に示す通りであり、まず、上記捨て型３４をひっくり返し（図６（ａ）参照）、その上に枠２８ｂを載せる（図６（ｂ）参照）。次いで、枠２８ｂ内に砂３２を入れ（図６（ｃ）参照）、その上に可撓性シート２６ｃを被せる（図６（ｄ）参照）。そして、枠２８ｂ内に充填され上下の可撓性シート２６ａ，２６ｃで挟まれた砂３２から空気を吸引して砂３２をその形状に固める。その後、捨て型３４は内部を真空状態から大気圧に戻すことにより解体され、図６（ｅ）に示すように、上下の可撓性シート２６ａ，２６ｃ間で形状保持された製品面側砂型３６が得られる。この製品面側砂型３６は、捨て型３４の凹部を反転させた形状、即ちパッド上面と同じ形状を持つ。
【００１８】
（２−３）裏面側砂型作製工程は、図７に示す通りである。この工程では、まず、モデル２４のパッド上面及びそれに連続する台２２の側面に、シートワックスを貼り付けて、下型１４の厚みに相当する肉厚を持つ表層３８を設ける。そして、図７（ａ）に示すように、この表層３８を持つモデル２４の上に可撓性シート２６ｄを被せ、更に枠２８ｃを載せる。また、下型１４の鋳造時に金属材の溶湯を流し込むための注湯口４０を１個または複数個設けておく。次いで、枠２８ｃ内に砂３２を入れ（図７（ｂ）参照）、その上に可撓性シート２６ｅを被せる（図７（ｃ）参照）。そして、枠２８ｃ内に充填され上下の可撓性シート２６ｄ，２６ｅで挟まれた砂３２から空気を吸引して砂３２をその形状に固める。その後、モデル２４と台２２を取り除くことにより、図７（ｄ）に示すように、表層３８表面の反転形状を持つ裏面側砂型４２が得られる。
【００１９】
上記可撓性シート２６ａ〜ｅ、特に形状転写面に用いられる可撓性シート２６ａ，２６ｄは、モデル２４や表層３８の複雑な表面形状に対して良好に密着するように、熱可塑性樹脂からなる薄いシートを用いて、これを加熱してからモデル２４等に被せることが好ましい。
【００２０】
（３）上記のようにして作製した砂型を用いて金型１２を鋳造する。詳細には、図８に示すように、上記の製品面側砂型３６と裏面側砂型４２とを前者３６の凸部を後者４２の凹部に挿入することにより組合せ、アルミニウム等の軽量金属材の溶湯を上記注湯口４０から鋳型内に流し込んで固化させる。これにより、下型１４が鋳造される。上型１６についても、図示しないが同様にして製品面側砂型と裏面側砂型を用いて鋳造により作製される。なお、可撓性シート２６ａ，２６ｄは、金属材の溶湯が流れ込む部位においてその金属材の熱で溶融して消失する。
【００２１】
（４）次いで、鋳造した下型１４と上型１６に仕上げ処理を行い、（５）すり合わせ面１８に放電加工を施し、（６）更にその他の加工を行って下型１４と上型１６とを組付けることにより、金型１２が得られる。
【００２２】
以上よりなる本実施形態に係る金型の製造方法であると、砂型、詳細には捨て型及び裏面側砂型を作製する際に、モデル２４の表面と砂３２との間に可撓性シート２６ａ，２６ｄを介在させるため、モデル２４が直接砂３２に接することがない。そのため、モデル２４の表面処理工数を削減することができる。また、砂３２を真空吸引により固めて所定の形状に保持するため、樹脂による硬化の場合のような長時間の硬化時間を待たずに次工程に進むことができる。更に、モデル２４から直接砂型を作製するものであるため、樹脂型作製工数を削減することができる。
【００２３】
一例として、ある自動車用シートクッションパッドのための発泡成型用金型を作製する場合について、上記した実施形態に係る方法（実施例）と、従来の砂型を樹脂により硬化させる方法（比較例１）と、図９に示す従来の真空吸引砂型作製による方法（比較例２）とで工期の比較を行った。各方法の作製フロー及びそれぞれの工程に要する時間（日数）を下記表１に示す。なお、実施例ではモデルＮＣ加工を上記した高速ＮＣ加工により行い、比較例１，２では通常のＮＣ加工とした。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示すように、本実施形態によれば、従来方法に比して、金型作製のための工期を大幅に短縮することができ、開発工数の短縮化、試作品の短納期化を図ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、砂型を作製する際に形状転写面に可撓性シートを用いることによりモデルが直接砂に接するのを回避することができ、そのため、モデルの表面処理工数を削減することができる。また、砂を真空吸引により所定の形状に保持するものであるため、砂の硬化時間を待たずに次工程に進むことができる。以上より、金型の作製工期を従来よりも格段に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態において成形対象とするシートクッションパッドの斜視図である。
【図２】同実施形態において作製する金型の発泡成形時における断面図である。
【図３】同実施形態に係る金型製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図４】同実施形態において下型用鋳型を作製する工程のフローチャートである。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は捨て型の作製工程における断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は製品面側砂型の作製工程における断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は裏面側砂型の作製工程における断面図である。
【図８】下型の鋳造するための鋳型の断面図である。
【図９】従来の金型製造方法の工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０……シートクッションパッド
１２……金型
２４……モデル
２６ａ〜ｅ……可撓性シート
３０……吸引口
３２……砂
３４……捨て型（第１砂型）
３６……製品面側砂型（第２砂型）
３８……表層
４２……裏面側砂型（第３砂型）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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