(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形によって成形された塗装対象である樹脂成形部品を製作するための最終段階に準ずる設計形状モデル乃至最終的な設計形状モデルに対してＣＡＥを利用して成形解析を行ない、この結果に基づいた樹脂成形部品を塗装する際に用いる塗装用冶具の上記樹脂成形部品に対する最適形状モデルを計算する第一の段階と、
弾性体を介して上記樹脂成形部品を支持する緩衝装置の弾性定数をＣＡＥを利用して最適化して、上記塗装用冶具から塗装時に熱変形した上記樹脂成形部品の取り外しを容易化する最適弾性定数モデルを計算する第二の段階と、
塗装時の熱による上記樹脂成形部品の面歪みを微小変位として捉え、変位が面の法線方向から規定値以内に入るように応答曲面法を用いたＣＡＥによって下記の事項（Ａ１）と（Ａ２）と合わせて徐変形状Ｒの数値を変動させて、上記塗装用冶具における徐変形状の最適解を計算する第三の段階と、
を含んでいることを特徴とする、被塗装樹脂成形部品における塗面の高精度化用塗装冶具の製作条件の決定方法。
（Ａ１）前記樹脂成形部品の樹脂板厚ｔ。
（Ａ２）前記樹脂成形部品と前記塗装用冶具との接触面積ｓ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形部品の塗装の精度を向上させる方法に係り、特に被塗装樹脂成形部品の外側表面に塗装を施すための塗装用冶具の製作条件を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車のバンパ等の外側表面に塗装が施される被塗装樹脂成形部品に関しては、射出成形によって成形された当該樹脂成形部品であるいわゆるワークを、塗装用冶具に載置してその外側表面に塗装が施され、塗面が形成されて完成品となる。
【０００３】
従来の車輌開発日程中における塗装工程は、バンパ等の図面完成後にＣＡＥ（Computer-Aided Engineering）の手法によって塗装時における加熱によるワークの熱変形解析が行なわれ、その結果に基づいて、ワークを塗装するための塗装用冶具の製作用図面が作図されるという工程からなる。
【０００４】
この従来の車輌開発日程のうち、塗装用冶具の製作工程では、バンパ等のワークに塗装を行う際にワークを載置するために使用される治具は、原則的にはワークの形状どおりに製作される。しかし、塗装用冶具の外形を当接するワークの内側に完全に沿うように形成すると、塗装時におけるワークに対する加熱等によって、ワークと塗装用冶具とが密着し、取り外しが困難になる。そのため、予め塗装用冶具におけるワークとの当接面の端部形状を職人の経験や勘、或いは一部ＣＡＥを利用することによって、ワークから徐々に若干離間するように変形させ、すなわち徐変させることで、ワークの塗装用冶具からの離脱性の向上が図られていた。このような従来の樹脂成形部品の変形解析法の例が先に本発明者等によって特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００７−７１６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、本ワークの塗装においては、塗装用冶具の端部における該ワークに対する当接部周辺の徐変精度が低い、すなわち急に変形していると、塗装工程において塗装用冶具に載置されて加熱されたワークがその自重と加熱によって熱変形し、ワークの外側表面、例えば図６に示すバンパ１４の端部１４ｂが歪変形して、ワークの面精度が悪化し、塗装樹脂成形部品の品質を低下させてしまうという問題が生じていた。
【０００６】
このことからも明らかなとおり、この種の樹脂成形部品の品質の善し悪しは、塗装用冶具の徐変の善し悪しに大きく左右され、当該塗装用冶具の設計図面や作製段階、或いはそれらによる塗装用冶具の完成度に大きく依存したものとなるが、職人の経験や勘によって前記徐変作業がなされていたために品質の安定性の向上を図ることは困難であった。
【０００７】
また、ある程度の面精度が確保された塗装樹脂成形部品が得られたとしても、塗装時に生じた歪変形のために、組付対象に対する当該塗装樹脂形成部品の組付時には、塗装樹脂成形部品を応力変形させなければ組み付けできないことが少なくなく、組付作業の負担を過大化させる原因となっていた。
【０００８】
さらに、従来の塗装用冶具の製作工程は、ワークの最終的な設計図面が完成した後でなければ、前記塗装用冶具を作成するための設計図面を作成することはできず、このためワークの塗装のための塗装用冶具作成工程は、単独で数ヶ月程度の期間を要していた。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みて創作されたものであり、塗装樹脂成形部品の塗面の面精度を向上させて品質の安定性を向上させると共に、完成品の形状精度を向上させることによって当該塗装樹脂成形部品の組付対象に対する組付応力を減少させ、組付作業負担を低減させることが可能で、製作検討の所要期間を大幅に短縮することを可能とする、被塗装樹脂成形部品における塗面の高精度化用塗装冶具の製作条件の決定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の被塗装樹脂成形部品における塗面の高精度化用塗装冶具の製作条件の決定方法は、射出成形によって成形された塗装対象である樹脂成形部品を製作するための最終段階に準ずる設計形状モデル乃至最終的な設計形状モデルに対してＣＡＥを利用して成形解析を行ない、この結果に基づいた樹脂成形部品を塗装する際に用いる塗装用冶具の樹脂成形部品に対する最適形状モデルを計算する第一の段階と、弾性体を介して樹脂成形部品を支持する緩衝装置の弾性定数をＣＡＥを利用して最適化して塗装用冶具から塗装時に熱変形した樹脂成形部品の取り外しを容易化する最適弾性定数モデルを計算する第二の段階と、塗装時の熱による樹脂成形部品の面歪みを微小変位として捉え、変位が面の法線方向から規定値以内に入るように応答曲面法を用いたＣＡＥによって下記の事項（Ａ１）と（Ａ２）と合わせて徐変形状Ｒの数値を変動させて、塗装用冶具における徐変形状の最適解を計算する第三の段階と、を含んでいることを特徴とする。
（Ａ１）樹脂成形部品の樹脂板厚ｔ。
（Ａ２）樹脂成形部品と塗装用冶具との接触面積ｓ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、塗装用冶具の製作の最適な条件を、それぞれＣＡＥを利用した、塗装用冶具の最適形状モデルを計算する第一の段階と最適弾性定数モデルを計算する第二の段階と塗装用冶具における徐変形状の最適解を計算する第三の段階との三段階のステップに分けて、被塗装樹脂成形部品に関する図面作成段階において当該塗装用冶具の製作条件の検討を開始し得るようにし、各段階毎に各部の最適な条件を導出するようにしたことにより、経験豊富な職人によらなくても安定した品質のワークの塗面を得ることができる上、塗装作業の終了後には、ワークを容易に塗装用冶具から離脱することができ、さらに、塗装用冶具を、従来よりも短縮した期間で製作することができる。
【００１２】
また、ワークの完成品の形状精度を向上させることによって、ワークの組付対象に対する組付応力を減少させることができ、これによって組付作業負担を低減させることを可能とする。
【００１３】
また、塗装用冶具の製作条件決定には、その大半の部分についてＣＡＥを利用しているので、これに関する様々な情報をデータ化でき、塗装用冶具製作に関するデータベースの構築を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の被塗装樹脂成形部品における塗面の高精度化用塗装冶具の製作条件の決定方法１は、樹脂成形部品の外側表面に施す塗装の塗面精度を向上させるための塗装用冶具１０の製作条件を決定する方法に関するものである。尚、本実施形態においては、塗装対象である樹脂成形部品であるワークとして乗用車用のバンパを例に説明する。
【００１５】
本実施形態の塗装用冶具の製作条件の決定方法１によって作成される塗装用冶具１０は、図３に示すように、塗装室の床面に対して垂直に立設した支柱１１ａと、支柱１１ａの上端に固設された水平方向に延出した水平フレーム１１ｂと、からなる。
【００１６】
塗装用冶具１０は、バンパワーク１４をその幅方向に弾性体を介して支持する、該塗装用冶具本体１３の上端に略水平方向外方に向かって延設された水平緩衝装置１３ａと、バンパワーク１４をその鉛直方向に弾性体を介して支持する、塗装用冶具１０の上端に略鉛直方向上方に向かって延設された鉛直緩衝装置１３ｂとを有する。
【００１７】
それら水平緩衝装置１３ａと鉛直緩衝装置１３ｂの外端には、バンパワーク１４の内側面に当接してバンパワーク１４を支持する冶具当接部１２ａ，１２ｂが取り付けられ、塗装時には、バンパワーク１４を着脱可能に載置して支持することができるように構成される。
【００１８】
なお、以上のように構成される当該塗装用冶具１０の主要な部分は、本実施形態の塗装用冶具の製作条件の決定方法１によって、最適な条件に決定されて製作されるものであり、以下にその決定方法を説明する。
【００１９】
本塗装用冶具の製作条件の決定方法１は、図１に示すように、塗装用冶具１０の冶具当接部１２ａ，１２ｂの最適形状モデルを計算する第一の段階Ｓ１と、緩衝装置１３ａ，１３ｂの最適弾性定数モデルを計算する第二の段階Ｓ２と、冶具当接部１２ａ，１２ｂにおける徐変形状の最適解を計算する第三の段階Ｓ３と、の三段階のステップで構成される。
【００２０】
第一の段階Ｓ１は、全工程中、塗装対象であるバンパワーク１４を製作するための設計図面作成工程において、設計形状モデルに対してＣＡＥを利用して成形解析を行ない、この結果に基づいて、このバンパワーク１４を塗装する際に用いる塗装用冶具１０のバンパワーク１４の内側面に対する当接部位である冶具当接部１２ａ，１２ｂの形状の最適化を図るものであって、塗装用冶具１０の最適形状モデルが計算される。
【００２１】
第二の段階Ｓ２は、弾性体、例えばスプリング（図示省略）を内蔵し、バンパワーク１４を支持する緩衝装置１３ａ，１３ｂの弾性定数を最適化するための段階であって、ＣＡＥを利用して最適弾性定数モデルが計算され、塗装用冶具１０からバンパワーク１４を容易に取り外すことができるようにする工程である。
【００２２】
第三の段階Ｓ３は、バンパワーク１４の面歪みを微小変位として捉え、変位が面の法線方向から規定値以内に入るように端部徐変形状Ｒの数値を変動して、バンパワーク１４の樹脂板厚ｔやバンパワーク１４と冶具当接部１２ａ，１２ｂとの接触面積ｓなどと合わせて、図２に示すように、三次元的に応答曲面法を用いて解析し、最適な形状範囲内の最適解を導出して、塗装用冶具１０製作用の図面データに反映させる工程である。このようにして作成された図面データに基づき、レーザ加工工程等を経て塗装用冶具１０が作製される。
【００２３】
これによって、従来の方法においては、バンパワーク１４を製作するための最終的な設計図に基づかなければ作成し得なかった、高精度な塗面を作出し得る塗装用冶具１０の設計図をワーク設計図面を作成しながら、塗装治具の図面作成前に作成することが可能となった。
【００２４】
以上のように作成された塗装用冶具１０作製用の最終的な設計図面であるワーク設計図面に基づいて製作された塗装用冶具１０の構成を示したのが図３である。図３における塗装用冶具１０上のバンパワーク１４のコーナー部の内側面との当接部位である冶具当接部１５ａの周辺の拡大図を図４に示し、該塗装用冶具１０のバンパワーク１４の長手方向における中央部の内側面との当接部位である冶具当接部１５ｃの周辺の拡大断面図を図５に示す。
【００２５】
これら図４及び図５に示す部分の形状の最適化を行なっているのが、本実施形態における第一の段階Ｓ１や第三の段階Ｓ３であり、これによって高精度な塗面を作出することができる。また、第二の段階Ｓ２によって、良好な弾性具合が得られ、高度な面精度を確保しつつも、従来、塗装熱変形によってバンパワークと塗装用冶具とが互いに密着してしまって取り外し難くなるといった問題を解消し、簡便に離脱することが可能となっている。
【００２６】
以上説明したように、本発明のバンパワークにおける塗面の高精度化のための塗装用冶具の製作条件の決定方法１は、塗装用冶具１０の構成のうち主要な各部の条件設定を、バンパワーク１４作製用の最終的な設計図が仕上がる事前の所定の時期に、段階的にＣＡＥを利用することによって算出し、全体的な製作所要期間を短期化しつつも、より高精度な塗面を得ることが可能なように塗装用冶具の製作条件を決定するものであって、その主旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の被塗装樹脂部品であるバンパワークにおける塗面の高精度化のための塗装用冶具の製作条件の決定方法を示すフローチャートである。
【図２】図１における第三の段階における応答曲面法によって導出される最適形状範囲を示す三次元グラフである。
【図３】本発明の方法を適用して作成された塗装用冶具に塗装対象であるバンパワークを載置している状態を示す断面図である。
【図４】図３における塗装用冶具のバンパワークのコーナー部の内側面との当接部位である冶具当接部の周辺の拡大図である。
【図５】図３における塗装用冶具のバンパワークの長手方向における中央部の内側面との当接部位である冶具当接部の周辺の拡大断面図である。
【図６】バンパワークを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  バンパワークを塗装するための塗装用冶具の製作条件の決定方法
１０  塗装用冶具
１１ａ  支柱
１１ｂ  水平フレーム
１２ａ  冶具当接部
１２ｂ  冶具当接部
１３ａ  水平緩衝装置
１３ｂ  鉛直緩衝装置
１４  バンパワーク
Ｓ１  第一の段階
Ｓ２  第二の段階
Ｓ３  第三の段階
【図２】
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【図１】
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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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