(57)【要約】  【課題】  シート材が当接する当接部材を設けた真空成形装置を用いてシート材を見栄え良く成形する場合に、当接部材を昇降させるシリンダをなくしてシート材の成形コストを低減する。  【解決手段】  当接部材９をコイルバネ１３により上方へ付勢する。クランプ治具３１により保持したシート材Ｓを成形型７の成形面１９上方に配置して真空ボックス３を上昇させてシート材Ｓを当接部材９に当接させる。真空ボックス３に真空を導入してコイルバネ１３のバネ力に抗して当接部材９を真空ボックス３内に没入させるとともに、成形型７の成形面１９にシート材Ｓを接触させる。シート材Ｓに成形型７の連通孔２１を介して負圧を作用させ、シート材Ｓを成形面１９に密着させて成形する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ボックス内に連通する多数の連通孔を有する成形型が上記真空ボックス上部に設けられるとともに、シート材の外周側に当接する当接部材が上記成形型の外周に成形面よりも上方へ位置するように付勢手段により出没可能に付勢されて配置された真空成形装置を用意し、
加熱軟化したシート材の外周をクランプ治具により保持して該シート材を上記成形型の上方に配置し、
次いで、上記クランプ治具及び真空ボックスを相対的に接近させて上記シート材を当接部材に当接させ、
その後、上記真空ボックス内に真空を導入して、該真空の負圧により上記当接部材をシート材に当接させた状態で上記付勢手段の付勢力に抗して没入させるとともに、上記成形型の各連通孔を介して上記シート材に負圧を作用させて該シート材を成形型の成形面に密着させることを特徴とするシート材の真空成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製のシート材を所定形状に真空成形する真空成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、真空成形方法では、真空ボックス内に連通する多数の連通孔が開口した成形型の成形面にシート材を接触させて真空ボックスに真空を導入することにより、シート材を上記成形面に密着させて所定形状に成形するようにしている。そして、このような真空成形方法として、特許文献１に開示されているような方法が知られている。この方法では、まず、シート材の外周側に当接して該シート材を案内する当接部材を成形型の外周にシリンダにより上昇させておく。次いで、クランプ治具により保持したシート材を上方から上記当接部材に当接させてシート材の外周側を成形面から離した状態とし、このシート材をクランプ治具により下方へ引っ張る。このとき、シート材と当接部材とは圧接するので、シート材の外周側は、該シート材の当接部材よりも内側の部分より強く引っ張られて相対的に薄肉になっている。その後、上記シリンダにより当接部材を降下させてシート材の外周側を成形面に接触させるようにしている。この方法によれば、シート材を当接させた状態で当接部材を降下させることにより、シート材の外周側に作用している引張力が緩和されるので、シート材の全体の肉厚が均一化して成形後の見栄えが良くなる。
【特許文献１】特開平６−１９８７３０号公報（第３頁、図３〜図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の真空成形方法では、当接部材をシリンダにより昇降させるようにしているので、シリンダ及び該シリンダの動きを制御するための制御装置が必要となって設備費ひいては成形コストが高騰する。
【０００４】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シート材の外周側が当接する当接部材を設けた真空成形装置を用いてシート材を見栄え良く成形する場合に、設備費の高騰を招くことなく当接部材を適切なタイミングで昇降できるようにしてシート材の成形コストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、当接部材を付勢手段により上方へ付勢した状態でシート材を当接部材に当接させた後、真空ボックス内の負圧により付勢手段の付勢力に抗して当接部材を没入させるようにした。
【０００６】
具体的には、真空ボックス内に連通する多数の連通孔を有する成形型が上記真空ボックス上部に設けられるとともに、シート材の外周側に当接する当接部材が上記成形型の外周に成形面よりも上方へ位置するように付勢手段により出没可能に付勢されて配置された真空成形装置を用意し、加熱軟化したシート材の外周をクランプ治具により保持して該シート材を上記成形型の上方に配置し、次いで、上記クランプ治具及び真空ボックスを相対的に接近させて上記シート材を当接部材に当接させ、その後、上記真空ボックス内に真空を導入して、該真空の負圧により上記当接部材をシート材に当接させた状態で上記付勢手段の付勢力に抗して没入させるとともに、上記成形型の各連通孔を介して上記シート材に負圧を作用させて該シート材を成形型の成形面に密着させる構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、クランプ治具により保持されたシート材は、真空成形に先だってその外周側が成形型の成形面から離れた状態で、付勢手段により成形面よりも上方に位置している当接部材に当接して引っ張られるため、シート材の外周側、すなわちクランプ治具と当接部材との間のシート材外周が強く引っ張られ、当接部材間のシート材より肉厚が薄くなるとともに、当接部材間のシート材はシート材外周より弱く引っ張られるため、肉厚はほとんど変化せず、その結果、当接部材間のシート材に成形されたシボ等の模様が変形し、見栄えが悪化することがない。そして、真空ボックスに導入した真空の負圧により当接部材が没入することで、シート材に作用している引張力が緩和され、シート材を成形面に密着させることができる。これにより、当接部材を没入させるためのシリンダ及びその制御装置等の高価な設備を設けなくても、見栄えの良いシート材を低コストで成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
《発明の実施形態１》
図１〜図３は真空成形装置１を示し、本発明の実施形態１に係るシート材の真空成形方法を説明する前に上記真空成形装置１の構造について説明することとする。
【０００９】
真空成形装置１は、上部が開口する直方体形状の真空ボックス３を備え、該真空ボックス３の底壁には、図外の真空タンクに連通する接続管（図示せず）を接続するための接続口１７が形成されている。この接続管を介して、真空ボックス３内に真空が導入されるようになっている。
【００１０】
上記真空ボックス３内には、該真空ボックス３の底壁から該真空ボックス３の上端部まで延びる第１枠状部材５が配設され、該第１枠状部材５は、平面視で矩形状をなしている。この第１枠状部材５の外周面と真空ボックス３の内周面との間には、第１空間２３が設けられている。第１枠状部材５の上下方向略中間部には、該第１枠状部材５の内方の第２空間２５と上記第１空間２３とを連通させるための連通路２７が形成されている。この連通路２７により真空タンクの真空が第１空間２３にも導入されるようになっている。
【００１１】
上記第１枠状部材５の上端部には、成形型７が成形面１９を上側に向けた状態で取り付けられている。該成形面１９の外周側は上下方向に延びる縦面部１９ａが形成される一方、成形型７は大略水平に設置されている。成形型７には、真空ボックス３内の第２空間２５に連通する小径の連通孔２１（図３には示さず）が多数形成され、この連通孔２１は成形面１９に開口している。
【００１２】
上記第１空間２３には、上記真空ボックス３の底壁から該真空ボックス３の上下方向略中央部まで延び、かつ上記第１枠状部材５を囲むように形成された第２枠状部材１１が配設されている。該第２枠状部材１１の上端面はその全周に亘って略水平な平坦面に形成されている。この第２枠状部材１１の上端面には、コイルバネ１３が軸線を上下方向に向けた状態で第２枠状部材１１の全周に亘って略等間隔に複数個配設されている。
【００１３】
上記コイルバネ１３の上端部には、シート材Ｓの外周側に当接して該シート材Ｓを案内する当接部材９が配置され、該当接部材９は、コイルバネ１３のバネ力により上方へ付勢されている。この当接部材９は、図３に示すように、成形型７の外方を囲むように矩形枠状に形成されている。当接部材９の上端面及び下端面は、略水平に延びる平坦面に形成されている。当接部材９の下端側には、図１に示すように、真空ボックス３の上側開口部１５よりも外側に突出するストッパ部９ａが形成されている。そして、当接部材９は、該当接部材９の上端面が成形面１９よりも上方に位置した上昇位置となると、ストッパ部９ａが上側開口部１５周縁に係合して、それ以上、上方へ移動しないようになっている。
【００１４】
また、当接部材９のストッパ部９ａの内周面は、第１枠状部材５の外周面に摺接するようになっており、また、このストッパ部９ａの外周面は、真空ボックス３の内周面に摺接するようになっている。このようにストッパ部９ａが第１枠状部材５及び真空ボックス３に摺接することにより、第１空間２３の気密性が確保されるようになっている。
【００１５】
また、この真空成形装置１は、真空ボックス３に真空を導入すると、負圧が当接部材９のストッパ部９ａに作用して、図２（ｂ）に示すように、当接部材９がコイルバネ１３の付勢力に抗して真空ボックス３の第１空間２３内に没入するように構成されている。この当接部材９が没入した状態では、該当接部材９の上端面が真空ボックス３の上端部と略同一高さとなる。
【００１６】
次に、上記のように構成された真空成形装置１を用いてシート材Ｓを成形して自動車用内装品の基材に貼り付けられる表皮材を得る方法について説明する。
【００１７】
まず、真空成形装置１の真空ボックス３への真空の導入を停止しておく。このときには、図１に示すように、当接部材９がコイルバネ１３の付勢力により上昇位置で保持されている。そして、所定の大きさに裁断したシート材Ｓを表側を上に向けた状態で、該シート材Ｓの外周側をクランプ治具３１により保持し、このシート材Ｓを図外の加熱装置により加熱して軟化させる。尚、このシート材Ｓの表面にはシボ等の模様が形成されている。
【００１８】
その後、クランプ治具３１を移動させることにより、図１（ａ）に示すように、加熱軟化したシート材Ｓを真空成形装置１の成形型７の成形面１９直上方に位置付ける。しかる後、図１（ｂ）に示すように、真空成形装置１を昇降装置により上昇させることにより、シート材Ｓを当接部材９の上端面に当接させる。その状態から更に真空成形装置１を上昇させることにより、シート材Ｓが引っ張られ、このシート材Ｓが引っ張られた状態で昇降装置を停止させて真空成形装置１の上昇を停止させる。
【００１９】
このとき、当接部材９がシート材Ｓにより下方への押圧力を受けるが、コイルバネ１３の付勢力はその押圧力により当接部材９が没入しないように設定されていて、これにより、当接部材９は上昇位置で保持される。また、このシート材Ｓが当接部材９により引っ張られた状態においては、シート材Ｓが当接部材９に圧接しているため両者の間に摩擦力が働き、シート材Ｓの当接部材９よりも外側の部分、即ち外周側は相対的に強く引っ張られるため、シート材Ｓの外周側は相対的に薄肉になっている。一方、シート材Ｓの当接部材９よりも内側の部分、即ち当接部材９間のシート材Ｓは相対的に弱く引っ張られるため、肉厚はほとんど変化せず、その結果、このシート材Ｓの当接部材９間に形成されたシボ等の模様が変形していない。尚、このシート材Ｓにおけるクランプ治具３１の内側でかつ当接部材９の外側の部分は、上記内装品の基材に貼り付けられた後、必要に応じて切除され、また、シート材Ｓの当接部材９よりも内側の部分は、成形後のシート材を構成する部分となっている。
【００２０】
次いで、真空ボックス３の接続口１７から第２空間２５内に真空を導入すると、第１枠状部材５の連通路２７により第１空間２３にも真空が導入される。該第１空間２３の負圧は、当接部材９のストッパ部９ａの下端面に作用して、該当接部材９がコイルバネ１３の付勢力に抗して第１空間２３内に没入する。この当接部材９が没入し始めると、シート材Ｓの外周側の引張力が徐々に緩和されるとともに、図２（ａ）に示すように、シート材Ｓの当接部材９の内側が成形面１９に当接する。そして、上記負圧により当接部材９が更に降下して、図２（ｂ）に示すように、当接部材９の上端面が真空ボックス３の上端部と略同じ高さになると、シート材Ｓの外周側が成形面１９の縦面部１９ａに接触して、シート材Ｓに成形型７の連通孔２１を介して負圧が作用し、該シート材Ｓが成形面１９に密着して成形される。この成形時には、上述の如く当接部材９間のシート材Ｓに形成されたシボ等の模様は変形していないので、見栄えが悪化することはない。
【００２１】
尚、シート材Ｓを成形した後、シート材Ｓが薄い場合には、シート材Ｓを成形型７周辺の空気により冷却（自然冷却）してから脱型し、また、シート材Ｓが厚い場合には、図示しないが、送風ファン等の冷却手段を用いて冷却（強制冷却）してから脱型する。上記表皮材を脱型するときには、真空ボックス３への真空の導入を停止しており、当接部材９はコイルバネ１３の付勢力により上昇位置まで移動する。
【００２２】
以上説明したように、この実施形態に係る真空成形方法によれば、コイルバネ１３により上昇位置に位置付けられた当接部材９に、クランプ治具３１により保持したシート材Ｓを当接させ、その後、真空ボックス３内に導入した真空の負圧により、シート材Ｓを当接させた状態で当接部材９を没入させるとともに、成形面１９にシート材Ｓを密着させるようにしたので、当接部材９を移動させるためのシリンダ及び該シリンダの制御装置等の高価な設備を設けなくても、当接部材９間のシート材Ｓにおけるシボ等の模様の変形が未然に防止され、よて、表皮材の見栄えを良好にしながら成形コストの低減を図ることができる。
《発明の実施形態２》
図４及び図５は、本発明の実施形態２に係り、実施形態１のものとは、シート材Ｓの真空成形装置１の構造が一部異なっており、この実施形態２に係るシート材を真空成形方法を説明する前に、上記真空成形装置１の異なる部分について説明することとする。すなわち、この真空成形装置１では、コイルバネ１３の付勢力により上昇位置まで移動した当接部材９が保持機構４１により保持されるようになっている。
【００２３】
具体的には、当接部材９の下端部の複数箇所には、該当接部材９の内方側へ延出する延出部９ｂが形成され、この延出部９ｂと第１空間２３の底壁とが保持機構４１により連結されている。保持機構４１は、略同じ長さの２本の棒材４３、４５をその長手方向が上下方向となるように向けて上下に並べ、上側の棒材４３の下端部と下側の棒材４５の上端部とを中間連結具４７を介して連結して構成されている。
【００２４】
また、この保持機構４１は、上側の棒材４３の上端部を上記当接部材９の延出部９ｂに連結する上部連結具４９と、下側の棒材４５の下端部を第１空間２３の底壁に連結する下部連結具５１とを備えている。そして、この保持機構４１の各連結具４７、４９、５１は、当接部材９に下方への押圧力が所定以上作用した際に、図５に示すように、保持機構４１の上下方向中央部が第１枠状部材５側へ突出して折れ曲がるように構成されている。
【００２５】
また、第１枠状部材５の保持機構４１に対向する箇所には、第１空間２３と第２空間２５を連通させる連通路２７が形成されている。該連通路２７は実施形態１のものよりも大きい断面形状を有するように形成され、折れ曲がった保持機構４１が第１枠状部材５に接触することなく連通路２７内に位置するようになっている。
【００２６】
さらに、この実施形態２では、当接部材９におけるストッパ部９ａよりも上側の外周面及び内周面が真空ボックス３上部の上側開口部１５の周縁に摺接するようになっており、このことで、第１空間２３の気密性が確保されるようになっている。
【００２７】
次に、上記のように構成された真空成形装置１を用いてシート材Ｓを成形する方法について説明する。まず、真空成形装置１の真空ボックス３への真空の導入を停止しておく。このときには、図４に示すように、当接部材９がコイルバネ１３の付勢力により上昇位置に付勢されるとともに、保持機構４１が完全に延びた状態となって該保持機構４１により当接部材９が上昇位置で保持されている。そして、上記実施形態１と同様に、シート材Ｓをクランプ治具３１により保持して加熱軟化させた後、図４（ａ）に示すように、シート材Ｓを真空成形装置１の成形面１９の直上方に位置付ける。
【００２８】
その後、図４（ｂ）に示すように、真空成形装置１を上昇させてシート材Ｓを当接部材９の上端面に当接させる。この状態から更に真空成形装置１を上昇させてシート材Ｓが引っ張られた状態で昇降装置を停止させて真空成形装置１の上昇を停止させる。このとき、当接部材９がシート材Ｓにより下方への押圧力を受けるが、保持機構４１はその押圧力により折れ曲がらないように構成されていて、これにより、当接部材９は上昇位置に保持される。また、シート材Ｓが当接部材９により引っ張られた状態においては、シート材Ｓの外周側は相対的に強く引っ張られるため、相対的に薄肉になっている。一方、当接部材９間のシート材Ｓは相対的に弱く引っ張られるため、このシート材Ｓの当接部材９間に形成されたシボ等の模様が変形していない。尚、このシート材Ｓにおけるクランプ治具３１の内側でかつ当接部材９の外側の部分は、上記内装品の基材に貼り付けられた後、必要に応じて切除され、また、シート材Ｓの当接部材９よりも内側の部分は、成形後のシート材を構成する部分となっている。
【００２９】
次いで、真空ボックス３の第２空間２５に真空を導入すると、第１空間２３に真空が導入され、該第１空間２３の負圧は、当接部材９のストッパ部９ａの下端面に作用して、該当接部材９には没入方向への力が加わることになる。この没入方向の力により、保持機構４１が折れ曲がり、当接部材９がコイルバネ１３の付勢力に抗して第１空間２３内に没入する。当接部材９が没入し始めると、シート材Ｓの外周側の引張力が徐々に緩和されるとともに、図５（ａ）に示すように、シート材Ｓの当接部材９の内側が成形面１９に当接する。そして、上記負圧により当接部材９が更に降下して、図５（ｂ）に示すように、当接部材９の上端面が真空ボックス３の上端部と略同じ高さになると、シート材Ｓの外周側が成形面１９の縦面部１９ａに接触して、シート材Ｓに成形型７の連通孔２１を介して負圧が作用し、該シート材Ｓが成形面１９に密着して成形される。このときに、シート材Ｓの外周側が成形面１９の縦面部１９ａに接触して、シート材Ｓが成形面１９に密着して成形される。この成形時には、上述の如く当接部材９間のシート材Ｓに形成されたシボ等の模様は変形していないので、見栄えが悪化することはない。
【００３０】
そして、シート材Ｓを成形した後、該シート材Ｓを自然冷却または強制冷却してから脱型する。上記表皮材を脱型するときには、真空ボックス３への真空の導入を停止する。このとき、コイルバネ１３は、その付勢力によりに当接部材９を上昇位置へ移動させ、これに伴って、保持機構４１が完全に延びた状態となって該保持機構４１により当接部材９が上昇位置で保持される。
【００３１】
この実施形態では、当接部材９をコイルバネ１３により上昇位置に位置付けて該上昇位置で保持機構４１により保持し、クランプ治具３１により保持したシート材Ｓを上記当接部材９に当接させ、その後、真空ボックス３内に導入した真空の負圧により、シート材Ｓを当接させた状態で当接部材９を没入させるとともに、成形面１９にシート材Ｓを密着させるようにしたので、上記実施形態１と同様に、表皮材の見栄えを良好にしながら成形コストの低減を図ることができる。
【００３２】
また、この実施形態では、厚みや材質が異なる複数種のシート材Ｓを成形する場合のように、当接部材９にシート材Ｓを当接させた際に該当接部材９に作用する下方への押圧力が異なる場合に、保持機構４１が折れ曲がるときの力を大きめに設定しておくことで、コイルバネ１３をバネ定数の異なるものに交換することなくシート材Ｓの成形が可能となる。具体的には、厚くかつ硬い材質からなるシート材を当接部材９に当接させた際に該当接部材９に作用する押圧力により保持機構４１が折れ曲がらないようにする。このことで、薄いシート材や軟らかいシート材を同一のコイルバネ１３を用いて成形することができて、シート材Ｓの成形コストをより低減できる。
【００３３】
尚、上記実施形態１、２では、真空成形装置１を上昇させてシート材Ｓを当接部材９に当接させるようにしているが、真空成形装置１を固定しておき、クランプ治具３１を下方へ移動させてシート材Ｓを当接部材９に当接させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上説明したように、本発明に係るシート材の真空成形方法は、例えば自動車用内装品の表皮材を成形するのに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態１に係る真空成形装置の縦断面図であり、（ａ）はシート材を当接部材に当接させる前の状態を示し、（ｂ）はシート材を当接部材に当接させた状態を示す。
【図２】図１に相当する図であり、（ａ）は真空ボックスに真空を導入して当接部材を中間位置まで没入させた状態を示し、（ｂ）は当接部材を完全に没入させてシート材を成形面に密着させた状態を示す。
【図３】真空成形装置の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態２に係り、（ａ）は図１（ａ）相当図であり、（ｂ）は図１（ｂ）相当図である。
【図５】本発明の実施形態２に係り、（ａ）は図２（ａ）相当図であり、（ｂ）は図２（ｂ）相当図である。
【符号の説明】
【００３６】
１        真空成形装置
３        真空ボックス
７        成形型
９        当接部材
１３      コイルバネ（付勢手段）
１９      成形面
２１      連通孔
３１      クランプ治具
Ｓ        シート材
【図１】
2005067032.tif 000003
【図２】
2005067032.tif 000004
【図３】
2005067032.tif 000005
【図４】
2005067032.tif 000006
【図５】
2005067032.tif 000007