樹脂シートの成形方法、樹脂シートの成形装置及び樹脂部品の製造方法
【課題】従来よりも成形性が向上した成形技術を提供すること。
【解決手段】予備加熱した樹脂シート１０を型形状に成形する樹脂シート１０の成形方法において、樹脂シート１０を凹型２１の周縁部２１３に載置する第１ステップと、前記凹型２１の上方に対向して設けられた凸型３１を凹型２１に対して前進させて樹脂シート１０を凹型２１方向に押圧することで、樹脂シート１０の周縁部の少なくとも一部を凹型２１の周縁部２１３から浮き上がらせながら、樹脂シート１０を凹型２１方向に押し込む第２ステップと、凹型２１の周縁部２１３とそれに対向して設けられたブランクホルダ４１とで樹脂シート１０の周縁部を挟持しながら、さらに凸型３１を凹型２１に対して前進させて樹脂シート１０を凹型２１方向に押し込む第３ステップと、を有する。
【解決手段】予備加熱した樹脂シート１０を型形状に成形する樹脂シート１０の成形方法において、樹脂シート１０を凹型２１の周縁部２１３に載置する第１ステップと、前記凹型２１の上方に対向して設けられた凸型３１を凹型２１に対して前進させて樹脂シート１０を凹型２１方向に押圧することで、樹脂シート１０の周縁部の少なくとも一部を凹型２１の周縁部２１３から浮き上がらせながら、樹脂シート１０を凹型２１方向に押し込む第２ステップと、凹型２１の周縁部２１３とそれに対向して設けられたブランクホルダ４１とで樹脂シート１０の周縁部を挟持しながら、さらに凸型３１を凹型２１に対して前進させて樹脂シート１０を凹型２１方向に押し込む第３ステップと、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂シートの成形方法、樹脂シートの成形装置及び樹脂部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属部品から樹脂部品への材料の置換や、部品の一体化による部品の大面積化が進められている。また、それに伴って、樹脂を所望の部品形状に一体成形可能な成形技術の開発が進められている。このような成形技術として、従来一般的な射出成形の他に、樹脂シートをプレスして部品形状に成形するプレス成形が挙げられる。
【０００３】
例えば、繊維強化樹脂シート等の樹脂シートを部品形状にプレス成形する技術が検討されている。この成形技術では、樹脂シートを予備加熱した後、温度低下を可能な限り抑えるべく素早く金型間に供給する。次いで、樹脂シートを型形状にプレス成形した後、冷却することで成形品を得る。
【０００４】
ところが上記成形技術では、成形品のフランジ部に相当する樹脂シートの周縁部において、プレス成形時に樹脂シートの流入が部分的に集中する等してシワが発生する、という問題があった。そこで、金型を囲繞するようにブランクホルダを設け、ブランクホルダで樹脂シートの周縁部を拘束した状態でプレス成形することで、シワの発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２２６００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１の技術では、成形初期から、予備加熱された樹脂シートがパンチの成形面上に載置される。このため、樹脂シートがパンチとの接触によって冷却され、特に深い型形状にプレス成形する場合に、樹脂シートの冷却固化が進行してしまう。すると、樹脂シートを構成する樹脂の流動が阻害され、成形性が悪化するという問題があった。特に、成形品の底面角部に相当する部分では、亀裂が生じるおそれがあった。
【０００７】
また特許文献１の技術では、成形初期においては、樹脂シートの周縁部はブランクホルダで挟持されていないが、その周縁部はパンチ側の押さえ板上に面接触している。即ち、樹脂シートの周縁部下面がパンチ側の押さえ板に常に接触しているため、その周縁部において、冷却固化が進行して樹脂の流動が阻害され、成形性が悪化するという問題があった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも成形性が向上した成形技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、予備加熱した樹脂シート（例えば、後述の樹脂シート１０）を型形状に成形する樹脂シートの成形方法を提供する。本発明の成形方法は、前記樹脂シートを凹型（例えば、後述の凹型２１）の周縁部（例えば、後述の周縁部２１３）に載置する第１ステップと、前記凹型の上方に対向して設けられた凸型（例えば、後述の凸型３１）を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部を前記凹型の周縁部から浮き上がらせながら、前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第２ステップと、前記凹型の周縁部とそれに対向して設けられたブランクホルダ（例えば、後述のブランクホルダ４１）とで前記樹脂シートの周縁部を挟持しながら、さらに前記凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第３ステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の成形方法では、第１ステップで予備加熱した樹脂シートを凹型の周縁部に載置した後、第２ステップにおいて、樹脂シートの周縁部の少なくとも一部を、凹型の周縁部から浮き上がらせながら、樹脂シートを凹型方向に押し込む。即ち、樹脂シートの周縁部を挟持せず、樹脂シートの周縁部が凹型の周縁部やブランクホルダに接触していない状態で、樹脂シートを凹型方向に押し込む。
これにより、成形初期から、樹脂シートの周縁部が凹型の周縁部やブランクホルダに接触することによる樹脂シートの冷却固化の進行を回避できる。同時に、成形初期から、樹脂シートの周縁部が挟持されて拘束されることによる樹脂の流動抵抗の増大を回避できる。即ち、樹脂シートの周縁部から中央部に亘って樹脂が過不足無く流動できる状態で成形を行うため、成形性を向上できる。
また、本発明の成形方法では、その後の第３ステップにおいて、ブランクホルダで樹脂シートの周縁部を挟持しながら、樹脂シートを凹型方向にさらに押し込む。これにより、樹脂シートの周縁部におけるシワの発生を回避できる。
従って、本発明の成形方法によれば、従来よりも成形性が向上した成形技術を提供できる。
【００１１】
また本発明は、予備加熱した樹脂シート（例えば、後述の樹脂シート１０）を型形状に成形する樹脂シートの成形装置を提供する。本発明の成形装置（例えば、後述のプレス成形装置１）は、前記樹脂シートが載置される周縁部（例えば、後述の周縁部２１３）を備える凹型（例えば、後述の凹型２１）と、前記凹型の上方に対向して設けられた凸型（例えば、後述の凸型３１）と、前記凸型を前記凹型に対して進退させる進退機構（例えば、後述の進退機構３５）と、前記凹型の周縁部に対向して設けられ、前記凸型の先端面（例えば、後述の先端面３１３）よりも上方に配置されたブランクホルダ（例えば、後述のブランクホルダ４１）と、前記ブランクホルダと、前記凸型を支持する凸型基部（例えば、後述の凸型基部３３）の周縁部（例えば、後述の周縁部３３１）との間に設けられ、前記凸型を前記凹型に対して前進させることで前記樹脂シートが前記凹型方向にある程度押し込まれた後に、前記ブランクホルダを前記凹型の周縁部方向に付勢する付勢手段（例えば、後述の第１ガススプリング４５）と、を備え、前記凸型を前記凹型に対して前進させていくと、前記凸型が前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部が前記凹型の周縁部から浮き上がり、この状態で、前記樹脂シートが前記凹型方向にある程度押し込まれた後、前記ブランクホルダが前記付勢手段による付勢力を受けて前記凹型の周縁部との間で前記樹脂シートの周縁部を挟持し、この状態で、前記樹脂シートが前記凹型方向にさらに押し込まれることを特徴とする。
【００１２】
本発明の成形装置では、凹型を下方、凸型を上方に配置するとともに、凹型の周縁部に対向して設けたブランクホルダを、凸型の先端面よりも上方に配置する。また、ブランクホルダと凸型基部の周縁部との間には、凸型を凹型に対して前進させることで樹脂シートが凹型方向にある程度押し込まれた後に、ブランクホルダを凹型の周縁部方向に付勢する付勢手段を設ける。
これにより、本発明の成形装置は以下のように動作することで、以下のような効果が奏される。
先ず、凸型を凹型に対して前進させていくと、ブランクホルダが樹脂シートの周縁部に当接するよりも先に、凸型の先端面が樹脂シートの中央部に当接する。即ち、樹脂シートの周縁部を挟持しない状態で、樹脂シートが凹型方向に押し込まれる。このとき、凹型の内側周縁に当接する樹脂シート部分が支点となり、凸型の先端周縁に当接する樹脂シート部分が力点となって、てこの原理により、樹脂シートの周縁部には上方、即ち凹型の周縁部から離間する方向の力が作用する結果、樹脂シートの周縁部は凹型の周縁部から浮き上がった状態となる。これにより、成形初期から、樹脂シートの周縁部が凹型の周縁部と接触することによる樹脂シートの冷却固化の進行を回避できる。同時に、成形初期から、樹脂シートの周縁部が挟持されて拘束されることによる樹脂の流動抵抗の増大を回避できる。即ち、樹脂シートの周縁部から中央部に亘って樹脂が過不足無く流動できる状態で成形が行われるため、成形性を向上できる。
また、樹脂シートが凹型方向にある程度押し込まれると、ブランクホルダが付勢手段から凹型の周縁部方向の付勢力を受ける。すると、樹脂シートの周縁部がブランクホルダと凹型の周縁部との間で挟持され、この状態で、樹脂シートが凹型方向にさらに押し込まれる。これにより、樹脂シートの周縁部におけるシワの発生を回避できる。
従って、本発明の成形装置によれば、従来よりも成形性が向上した成形技術を提供できる。
【００１３】
前記ブランクホルダは、複数の分割ホルダ（例えば、後述の分割ホルダ４３）に分割され、前記付勢手段（例えば、後述の第１ガススプリング４５，スペーサ４９）は、前記複数の分割ホルダごとに設けられ、且つそれぞれ個別のタイミングで前記分割ホルダを前記凹型の周縁部方向に付勢するように設けられていることが好ましい。
【００１４】
この発明の成形装置では、ブランクホルダを複数の分割ホルダに分割するとともに、複数の分割ホルダごとに、それぞれ個別のタイミングでブランクホルダを凹型の周縁部方向に付勢するように付勢手段を設ける。
ここで、樹脂シートの周縁部におけるシワの発生タイミングは、型形状に応じて部分的に異なったものとなっているところ、この発明によれば、ブランクホルダによる樹脂シートの周縁部の拘束タイミングを部分的に異なったものとすることができる。これにより、シワの発生タイミングに応じたより適切なタイミングで、樹脂シートの周縁部を拘束できる。このため、無駄に早い時期から、樹脂シートの周縁部を拘束してしまうのを回避でき、樹脂シートの周縁部がブランクホルダや凹型の周縁部に接触する時間をより短縮できる。従って、樹脂シートの冷却固化の進行をより抑制でき、成形性をさらに向上できる。
【００１５】
また本発明は、予備加熱した樹脂シート（例えば、後述の樹脂シート１０）を型形状に成形することで樹脂部品を製造する樹脂部品の製造方法を提供する。本発明の樹脂部品の製造方法は、前記樹脂シートを凹型（例えば、後述の凹型２１）の周縁部（例えば、後述の周縁部２１３）に載置する第１ステップと、前記凹型の上方に対向して設けられた凸型（例えば、後述の凸型３１９を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部を前記凹型の周縁部から浮き上がらせながら、前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第２ステップと、前記凹型の周縁部とそれに対向して設けられたブランクホルダ（例えば、後述のブランクホルダ４１）とで前記樹脂シートの周縁部を挟持しながら、さらに前記凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第３ステップと、を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、上記成形方法の発明や成形装置の発明と同様の効果が奏される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来よりも成形性が向上した成形技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の初期状態を示す縦断面図である。
【図２】上記実施形態に係るプレス成形装置において、成形初期に樹脂シートの周縁部が凹型の周縁部から浮き上がった状態を示す縦断面図である。
【図３】上記実施形態に係るプレス成形装置において、成形途中で樹脂シートの周縁部の一部が分割ホルダで拘束された状態を示す縦断面図である。
【図４】上記実施形態に係るプレス成形装置において、凸型が下死点に到達して樹脂シートの周縁部が全周に亘って分割ホルダで拘束されたときの状態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の一実施形態に係るプレス成形装置１は、予備加熱した樹脂シート１０を、型形状に成形することで、樹脂部品を製造するものである。本実施形態に係るプレス成形装置１では、本発明に係る樹脂シートの成形方法及び樹脂部品の製造方法の実行が可能となっている。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るプレス成形装置１の初期状態を示す縦断面図である。
樹脂シート１０は、予備加熱された後、プレス成形装置１に供給され、後述する凹型２１の周縁部２１３上に載置される。
樹脂シート１０としては、強化材の存在によって加熱時の樹脂の流動に一定の制約がある繊維強化樹脂シートが好ましく用いられる。具体的には、複数の繊維強化樹脂シートを積層したものが用いられる。
【００２１】
プレス成形装置１は、樹脂シート１０の下方に配置され、樹脂シート１０を支持する下型機構２０と、下型機構２０の上方に樹脂シート１０を介して対向配置され、下型機構２０に対して進退可能な上型機構３０と、上型機構３０の周縁部と下型機構２０の周縁部との間に配置され、樹脂シート１０の周縁部を拘束するホルダ機構４０と、を備える。
【００２２】
下型機構２０は、凹型２１と、ボルスタ２３と、を備える。
凹型２１は、ボルスタ２３上に固定されている。凹型２１は、成形品（樹脂部品）の形状に対応して、下方に凹んだ成形面２１１を有する。凹型２１は、成形時に、後述する凸型３１との間で樹脂シート１０を加圧することで、樹脂シート１０を成形面２１１に対応した形状に成形する。
ボルスタ２３の周縁部２３１の上面には、後述する複数の第２ガススプリング４７が、後述する複数の分割ホルダ４３のそれぞれに対向して設けられている。
【００２３】
凹型２１の周縁部２１３は、上方に凸であり、所定の幅をもって環状に形成されている。周縁部２１３の上面は水平面となっており、後述するブランクホルダ４１との間で、樹脂シート１０の周縁部を挟持する。
【００２４】
周縁部２１３の外側周縁２１７は、角が面取りされたＲ形状となっている。これにより、周縁部２１３と後述するブランクホルダ４１との間で樹脂シート１０の周縁部を挟持したときに、樹脂シート１０の引っ掛かり（摩擦）が抑制され、樹脂の流動が阻害されないようになっている。
【００２５】
上型機構３０は、凸型３１と、凸型基部３３と、進退機構３５と、を備える。
凸型３１は、樹脂シート１０を挟んで凹型２１に対向配置されている。凸型３１は、凹型２１の成形面２１１の形状に対応した成形面３１１を有する。凸型３１は、成形時に凹型２１との間で樹脂シート１０を加圧することで、樹脂シート１０を成形面３１１に対応した形状に成形する。
【００２６】
凸型基部３３は、その略中央で凸型３１を支持する。凸型基部３３には、後述する進退機構３５が設けられており、凸型基部３３は、凸型３１とともに凹型２１に対して進退する。凸型基部３３の周縁部３３１の下面には、後述する付勢手段としての複数の第１ガススプリング４５が、後述する複数の分割ホルダ４３のそれぞれに対向して設けられている。
【００２７】
進退機構３５は、凸型３１及び凸型基部３３を、凹型２１に対して進退させる。進退機構３５は、図示しない油圧シリンダと、油圧シリンダを駆動する図示しないサーボ機器と、を含んで構成される。サーボ機器は、図示しない制御装置により、所定の圧力制御が行われる。
【００２８】
ホルダ機構４０は、ブランクホルダ４１と、付勢手段としての第１ガススプリング４５及びスペーサ４９と、第２ガススプリング４７と、を備える。
ブランクホルダ４１は、凹型２１の周縁部２１３に対向して環状に設けられている。ここで、成形品（樹脂部品）の形状によって、樹脂シート１０の周縁部におけるシワの発生タイミングは異なるため、ブランクホルダ４１は、シワの発生タイミングが異なる部位に応じて、複数の分割ホルダ４３に分割されている。これにより、シワの発生タイミングに応じて、分割ホルダ４３で樹脂シート１０の周縁部を拘束できるようになっている。
【００２９】
複数の分割ホルダ４３は、それぞれ、凸型基部３３の周縁部３３１に設けられた図示しないスライド機構により、スライド可能に支持されている。これにより、複数の分割ホルダ４３は、それぞれ、後述する第１ガススプリング４５による凹型２１の周縁部２３１方向（下方）の付勢力や、後述する第２ガススプリング４７による凸型基部３３の周縁部３３１方向（上方）の付勢力を受けることで、個別に、凸型３１に対して相対的に昇降可能となっている。
また、複数の分割ホルダ４３は、それぞれ、後述する第２ガススプリング４７による凸型基部３３の周縁部３３１方向（上方）の付勢力に抗して、後述する第１ガススプリング４５から凹型２１の周縁部２３１方向（下方）の付勢力を受けることで、下降して凹型２１の周縁部２１３との間で樹脂シート１０の周縁部を挟持する。
【００３０】
図１に示すように、複数の分割ホルダ４３は、凸型３１の先端面３１３よりも上方の位置に配置されている。これにより、凸型３１の先端面３１３が先行して樹脂シート１０の中央部に当接する。
また、複数の分割ホルダ４３は、初期状態において、いずれも同一の高さ位置に配置されている。
なお、分割ホルダ４３は、直方体状であり、その下面の角が面取りされたＲ形状となっている。これにより、分割ホルダ４３と凹型２１の周縁部２１３との間で樹脂シート１０の周縁部を挟持したときに、樹脂シート１０の引っ掛かり（摩擦）が抑制され、樹脂の流動が阻害されないようになっている。
【００３１】
付勢手段としての第１ガススプリング４５は、複数の分割ホルダ４３ごとに設けられている。具体的には、複数の分割ホルダ４３にそれぞれ対向して、凸型基部３３の周縁部３３１の下面に支持されている。これら複数の第１ガススプリング４５は、いずれも同一のガススプリングで構成されており、図示しないピストン及び充填ガスを内部に備えたシリンダ４５１と、ピストンに連結されたピストンロッド４５３と、を備える。
第１ガススプリング４５は、凸型３１（上型機構３０）を凹型２１（下型機構２０）に対して前進させていく途中で、後述するスペーサ４９にピストンロッド４５３が当接することで、ブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）を凹型２１の周縁部２３１方向（下方）に付勢する。
【００３２】
付勢手段としてのスペーサ４９は、複数の分割ホルダ４３ごとに設けられている。具体的には、スペーサ４９は、分割ホルダ４３の上面の略中央に支持されている。これら複数のスペーサ４９は、円柱状であり、その高さはそれぞれ異なったものとなっている。詳しくは、シワの発生タイミングが早い部位の分割ホルダ４３に設けられたスペーサ４９の高さは、シワの発生タイミングが遅い部位の分割ホルダ４３に設けられたスペーサ４９の高さよりも、高く設定されている。これにより、凸型３１（上型機構３０）を凹型２１（下型機構２０）に対して前進していくときに、第１ガススプリング４５のピストンロッド４５３がスペーサ４９に当接するタイミング、即ち、第１ガススプリング４５がブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）を凹型２１の周縁部２３１方向（下方）に付勢するタイミングが、シワの発生タイミングに応じたものとなっている。
なお、付勢するタイミングは、スペーサ４９を用いずに複数の第１ガススプリング４５のストローク長等をそれぞれ異なるものとすることでも可能である。ただし、本実施形態のようにスペーサ４９を用いてその高さを調整する方が、成形品（樹脂部品）の形状に応じて容易に付勢タイミングを変更できるためより好ましい。
【００３３】
第２ガススプリング４７は、複数の分割ホルダ４３ごとに設けられている。具体的には、複数の分割ホルダ４３に対向して、ボルスタ２３の周縁部２３１の上面に支持されている。これら複数の第２ガススプリング４７は、いずれも同一のガススプリングで構成されており、図示しないピストン及び充填ガスを内部に備えたシリンダ４７１と、ピストンに連結されたピストンロッド４７３と、ピストンロッド４７３の先端に設けられたホルダ受け部４７５と、を備える。
【００３４】
図１に示すように、第２ガススプリング４７のホルダ受け部４７５は、直方体状であり、初期状態において、その上面の高さ位置が樹脂シート１０の上面よりも上方に位置するように配置される。このため、凸型３１（上型機構３０）が凹型２１（下型機構２０）に対して前進していく途中で、ブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）が樹脂シート１０の周縁部よりも先にホルダ受け部４７５に当接する。このとき、第２ガススプリング４７が分割ホルダ４３を凸型基部３３の周縁部３３１方向（上方）に付勢することで、分割ホルダ４３と樹脂シート１０の周縁部との間に隙間が確保される。
【００３５】
なお、第２ガススプリング４７の付勢力は、上述の第１ガススプリング４５の付勢力よりも小さく、所定値以上の荷重を受けることで、第２ガススプリング４７のピストンロッド４７３が後退するように設定されている。このため、凸型３１（上型機構３０）が凹型２１（下型機構２０）に対してさらに前進し、第１ガススプリング４５がブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）を凹型２１の周縁部２３１方向（下方）に付勢すると、第２ガススプリング４７のピストンロッド４７３は所定値以上の荷重を受けて後退する。
【００３６】
以上のような構成を備える本実施形態のプレス成形装置１の動作と効果について、図１〜図４を参照して説明する。
ここで、図２は、プレス成形装置１において、成形初期に樹脂シート１０の周縁部が凹型２１の周縁部２１３から浮き上がった状態を示す縦断面図である。図３は、プレス成形装置１において、成形途中で樹脂シート１０の周縁部の一部が分割ホルダ４３で拘束された状態を示す縦断面図である。図４は、プレス成形装置１において、凸型３１が下死点に到達して樹脂シート１０の周縁部が全周に亘って分割ホルダ４３で拘束されたときの状態を示す縦断面図である。
【００３７】
先ず、図１に示す初期状態から、図２に示すように凸型３１を凹型２１に対して前進させていくと、ブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）が樹脂シート１０の周縁部に当接するよりも先に、凸型３１の先端面３１３が樹脂シート１０の中央部に当接する。即ち、樹脂シート１０の周縁部を挟持しない状態で、樹脂シート１０が凹型２１方向に押し込まれる。このとき、分割ホルダ４３が第２ガススプリング４７のホルダ受け部４７５に当接することで、第２ガススプリング４７が分割ホルダ４３を凸型基部３３の周縁部３３１方向（上方）に付勢する。これにより、分割ホルダ４３と樹脂シート１０の周縁部との間に隙間が確保される。
【００３８】
またこのとき、凹型２１の内側周縁２１５に当接する樹脂シート１０の部分Ａが支点となり、凸型３１の先端周縁に当接する樹脂シート１０の部分Ｂが力点となって、てこの原理により、樹脂シート１０の周縁部には上方、即ち凹型２１の周縁部２１３から離間する方向の力が作用する結果、樹脂シート１０の周縁部は凹型２１の周縁部２１３から浮き上がった状態となる。
これにより、成形初期から、樹脂シート１０の周縁部が凹型２１の周縁部２１３と接触することによる樹脂シート１０の冷却固化の進行を回避できる。同時に、成形初期から、樹脂シート１０の周縁部が挟持されて拘束されることによる樹脂の流動抵抗の増大を回避できる。即ち、樹脂シート１０の周縁部から中央部に亘って樹脂が過不足無く流動できる状態で成形が行われるため、成形性を向上できる。
【００３９】
次いで図３に示すように、凸型３１（上型機構３０）を凹型２１（下型機構２０）に対してさらに前進させていくと、樹脂シート１０が凹型２１方向にある程度押し込まれる。このとき、第１ガススプリング４５のピストンロッド４５３がスペーサ４９に当接することで、第１ガススプリング４５がブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）を凹型２１の周縁部２３１方向（下方）に付勢する。すると、第２ガススプリング４７のピストンロッド４７３は所定値以上の荷重を受けて後退する結果、ブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）が下降して、凹型２１の周縁部２１３との間で樹脂シート１０の周縁部が挟持される。
【００４０】
またこのとき、シワの発生タイミングが早い部位の分割ホルダ４３に設けられたスペーサ４９の高さは、シワの発生タイミングが遅い部位の分割ホルダ４３に設けられたスペーサ４９の高さよりも高く設定されているため、第１ガススプリング４５がブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）を凹型２１の周縁部２３１方向（下方）に付勢するタイミングが、シワの発生タイミングに応じたものとなっている。従って、無駄に早い時期から、樹脂シート１０の周縁部を挟持（拘束）するのを回避でき、樹脂シート１０の周縁部がブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）や凹型２１の周縁部２１３に接触する時間をより短縮できる。従って、樹脂シート１０の冷却固化の進行をより抑制でき、成形性をさらに向上できる。
【００４１】
次いで図４に示すように、凸型３１（上型機構３０）を凹型２１（下型機構２０）に対してさらに前進させていくと、樹脂シート１０の周縁部が、全周に亘って順に、ブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）と凹型２１の周縁部２１３との間で挟持されていきながら、樹脂シート１０が凹型２１方向にさらに押し込まれる。これにより、樹脂シート１０の周縁部におけるシワの発生を回避できる。
従って、本実施形態のプレス成形装置１によれば、従来よりも成形性が向上した成形技術を提供できる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１…プレス成形装置（成形装置）
１０…樹脂シート
２１…凹型
２１３…周縁部
３１…凸型
３１３…先端面
３３…凸型基部
３３１…周縁部
３５…進退機構
４１…ブランクホルダ
４３…分割ホルダ
４５…第１ガススプリング（付勢手段）
４７…第２ガススプリング
４９…スペーサ（付勢手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂シートの成形方法、樹脂シートの成形装置及び樹脂部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属部品から樹脂部品への材料の置換や、部品の一体化による部品の大面積化が進められている。また、それに伴って、樹脂を所望の部品形状に一体成形可能な成形技術の開発が進められている。このような成形技術として、従来一般的な射出成形の他に、樹脂シートをプレスして部品形状に成形するプレス成形が挙げられる。
【０００３】
例えば、繊維強化樹脂シート等の樹脂シートを部品形状にプレス成形する技術が検討されている。この成形技術では、樹脂シートを予備加熱した後、温度低下を可能な限り抑えるべく素早く金型間に供給する。次いで、樹脂シートを型形状にプレス成形した後、冷却することで成形品を得る。
【０００４】
ところが上記成形技術では、成形品のフランジ部に相当する樹脂シートの周縁部において、プレス成形時に樹脂シートの流入が部分的に集中する等してシワが発生する、という問題があった。そこで、金型を囲繞するようにブランクホルダを設け、ブランクホルダで樹脂シートの周縁部を拘束した状態でプレス成形することで、シワの発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２２６００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら特許文献１の技術では、成形初期から、予備加熱された樹脂シートがパンチの成形面上に載置される。このため、樹脂シートがパンチとの接触によって冷却され、特に深い型形状にプレス成形する場合に、樹脂シートの冷却固化が進行してしまう。すると、樹脂シートを構成する樹脂の流動が阻害され、成形性が悪化するという問題があった。特に、成形品の底面角部に相当する部分では、亀裂が生じるおそれがあった。
【０００７】
また特許文献１の技術では、成形初期においては、樹脂シートの周縁部はブランクホルダで挟持されていないが、その周縁部はパンチ側の押さえ板上に面接触している。即ち、樹脂シートの周縁部下面がパンチ側の押さえ板に常に接触しているため、その周縁部において、冷却固化が進行して樹脂の流動が阻害され、成形性が悪化するという問題があった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも成形性が向上した成形技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、予備加熱した樹脂シート（例えば、後述の樹脂シート１０）を型形状に成形する樹脂シートの成形方法を提供する。本発明の成形方法は、前記樹脂シートを凹型（例えば、後述の凹型２１）の周縁部（例えば、後述の周縁部２１３）に載置する第１ステップと、前記凹型の上方に対向して設けられた凸型（例えば、後述の凸型３１）を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部を前記凹型の周縁部から浮き上がらせながら、前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第２ステップと、前記凹型の周縁部とそれに対向して設けられたブランクホルダ（例えば、後述のブランクホルダ４１）とで前記樹脂シートの周縁部を挟持しながら、さらに前記凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第３ステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の成形方法では、第１ステップで予備加熱した樹脂シートを凹型の周縁部に載置した後、第２ステップにおいて、樹脂シートの周縁部の少なくとも一部を、凹型の周縁部から浮き上がらせながら、樹脂シートを凹型方向に押し込む。即ち、樹脂シートの周縁部を挟持せず、樹脂シートの周縁部が凹型の周縁部やブランクホルダに接触していない状態で、樹脂シートを凹型方向に押し込む。
これにより、成形初期から、樹脂シートの周縁部が凹型の周縁部やブランクホルダに接触することによる樹脂シートの冷却固化の進行を回避できる。同時に、成形初期から、樹脂シートの周縁部が挟持されて拘束されることによる樹脂の流動抵抗の増大を回避できる。即ち、樹脂シートの周縁部から中央部に亘って樹脂が過不足無く流動できる状態で成形を行うため、成形性を向上できる。
また、本発明の成形方法では、その後の第３ステップにおいて、ブランクホルダで樹脂シートの周縁部を挟持しながら、樹脂シートを凹型方向にさらに押し込む。これにより、樹脂シートの周縁部におけるシワの発生を回避できる。
従って、本発明の成形方法によれば、従来よりも成形性が向上した成形技術を提供できる。
【００１１】
また本発明は、予備加熱した樹脂シート（例えば、後述の樹脂シート１０）を型形状に成形する樹脂シートの成形装置を提供する。本発明の成形装置（例えば、後述のプレス成形装置１）は、前記樹脂シートが載置される周縁部（例えば、後述の周縁部２１３）を備える凹型（例えば、後述の凹型２１）と、前記凹型の上方に対向して設けられた凸型（例えば、後述の凸型３１）と、前記凸型を前記凹型に対して進退させる進退機構（例えば、後述の進退機構３５）と、前記凹型の周縁部に対向して設けられ、前記凸型の先端面（例えば、後述の先端面３１３）よりも上方に配置されたブランクホルダ（例えば、後述のブランクホルダ４１）と、前記ブランクホルダと、前記凸型を支持する凸型基部（例えば、後述の凸型基部３３）の周縁部（例えば、後述の周縁部３３１）との間に設けられ、前記凸型を前記凹型に対して前進させることで前記樹脂シートが前記凹型方向にある程度押し込まれた後に、前記ブランクホルダを前記凹型の周縁部方向に付勢する付勢手段（例えば、後述の第１ガススプリング４５）と、を備え、前記凸型を前記凹型に対して前進させていくと、前記凸型が前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部が前記凹型の周縁部から浮き上がり、この状態で、前記樹脂シートが前記凹型方向にある程度押し込まれた後、前記ブランクホルダが前記付勢手段による付勢力を受けて前記凹型の周縁部との間で前記樹脂シートの周縁部を挟持し、この状態で、前記樹脂シートが前記凹型方向にさらに押し込まれることを特徴とする。
【００１２】
本発明の成形装置では、凹型を下方、凸型を上方に配置するとともに、凹型の周縁部に対向して設けたブランクホルダを、凸型の先端面よりも上方に配置する。また、ブランクホルダと凸型基部の周縁部との間には、凸型を凹型に対して前進させることで樹脂シートが凹型方向にある程度押し込まれた後に、ブランクホルダを凹型の周縁部方向に付勢する付勢手段を設ける。
これにより、本発明の成形装置は以下のように動作することで、以下のような効果が奏される。
先ず、凸型を凹型に対して前進させていくと、ブランクホルダが樹脂シートの周縁部に当接するよりも先に、凸型の先端面が樹脂シートの中央部に当接する。即ち、樹脂シートの周縁部を挟持しない状態で、樹脂シートが凹型方向に押し込まれる。このとき、凹型の内側周縁に当接する樹脂シート部分が支点となり、凸型の先端周縁に当接する樹脂シート部分が力点となって、てこの原理により、樹脂シートの周縁部には上方、即ち凹型の周縁部から離間する方向の力が作用する結果、樹脂シートの周縁部は凹型の周縁部から浮き上がった状態となる。これにより、成形初期から、樹脂シートの周縁部が凹型の周縁部と接触することによる樹脂シートの冷却固化の進行を回避できる。同時に、成形初期から、樹脂シートの周縁部が挟持されて拘束されることによる樹脂の流動抵抗の増大を回避できる。即ち、樹脂シートの周縁部から中央部に亘って樹脂が過不足無く流動できる状態で成形が行われるため、成形性を向上できる。
また、樹脂シートが凹型方向にある程度押し込まれると、ブランクホルダが付勢手段から凹型の周縁部方向の付勢力を受ける。すると、樹脂シートの周縁部がブランクホルダと凹型の周縁部との間で挟持され、この状態で、樹脂シートが凹型方向にさらに押し込まれる。これにより、樹脂シートの周縁部におけるシワの発生を回避できる。
従って、本発明の成形装置によれば、従来よりも成形性が向上した成形技術を提供できる。
【００１３】
前記ブランクホルダは、複数の分割ホルダ（例えば、後述の分割ホルダ４３）に分割され、前記付勢手段（例えば、後述の第１ガススプリング４５，スペーサ４９）は、前記複数の分割ホルダごとに設けられ、且つそれぞれ個別のタイミングで前記分割ホルダを前記凹型の周縁部方向に付勢するように設けられていることが好ましい。
【００１４】
この発明の成形装置では、ブランクホルダを複数の分割ホルダに分割するとともに、複数の分割ホルダごとに、それぞれ個別のタイミングでブランクホルダを凹型の周縁部方向に付勢するように付勢手段を設ける。
ここで、樹脂シートの周縁部におけるシワの発生タイミングは、型形状に応じて部分的に異なったものとなっているところ、この発明によれば、ブランクホルダによる樹脂シートの周縁部の拘束タイミングを部分的に異なったものとすることができる。これにより、シワの発生タイミングに応じたより適切なタイミングで、樹脂シートの周縁部を拘束できる。このため、無駄に早い時期から、樹脂シートの周縁部を拘束してしまうのを回避でき、樹脂シートの周縁部がブランクホルダや凹型の周縁部に接触する時間をより短縮できる。従って、樹脂シートの冷却固化の進行をより抑制でき、成形性をさらに向上できる。
【００１５】
また本発明は、予備加熱した樹脂シート（例えば、後述の樹脂シート１０）を型形状に成形することで樹脂部品を製造する樹脂部品の製造方法を提供する。本発明の樹脂部品の製造方法は、前記樹脂シートを凹型（例えば、後述の凹型２１）の周縁部（例えば、後述の周縁部２１３）に載置する第１ステップと、前記凹型の上方に対向して設けられた凸型（例えば、後述の凸型３１９を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部を前記凹型の周縁部から浮き上がらせながら、前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第２ステップと、前記凹型の周縁部とそれに対向して設けられたブランクホルダ（例えば、後述のブランクホルダ４１）とで前記樹脂シートの周縁部を挟持しながら、さらに前記凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第３ステップと、を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、上記成形方法の発明や成形装置の発明と同様の効果が奏される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、従来よりも成形性が向上した成形技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の初期状態を示す縦断面図である。
【図２】上記実施形態に係るプレス成形装置において、成形初期に樹脂シートの周縁部が凹型の周縁部から浮き上がった状態を示す縦断面図である。
【図３】上記実施形態に係るプレス成形装置において、成形途中で樹脂シートの周縁部の一部が分割ホルダで拘束された状態を示す縦断面図である。
【図４】上記実施形態に係るプレス成形装置において、凸型が下死点に到達して樹脂シートの周縁部が全周に亘って分割ホルダで拘束されたときの状態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の一実施形態に係るプレス成形装置１は、予備加熱した樹脂シート１０を、型形状に成形することで、樹脂部品を製造するものである。本実施形態に係るプレス成形装置１では、本発明に係る樹脂シートの成形方法及び樹脂部品の製造方法の実行が可能となっている。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るプレス成形装置１の初期状態を示す縦断面図である。
樹脂シート１０は、予備加熱された後、プレス成形装置１に供給され、後述する凹型２１の周縁部２１３上に載置される。
樹脂シート１０としては、強化材の存在によって加熱時の樹脂の流動に一定の制約がある繊維強化樹脂シートが好ましく用いられる。具体的には、複数の繊維強化樹脂シートを積層したものが用いられる。
【００２１】
プレス成形装置１は、樹脂シート１０の下方に配置され、樹脂シート１０を支持する下型機構２０と、下型機構２０の上方に樹脂シート１０を介して対向配置され、下型機構２０に対して進退可能な上型機構３０と、上型機構３０の周縁部と下型機構２０の周縁部との間に配置され、樹脂シート１０の周縁部を拘束するホルダ機構４０と、を備える。
【００２２】
下型機構２０は、凹型２１と、ボルスタ２３と、を備える。
凹型２１は、ボルスタ２３上に固定されている。凹型２１は、成形品（樹脂部品）の形状に対応して、下方に凹んだ成形面２１１を有する。凹型２１は、成形時に、後述する凸型３１との間で樹脂シート１０を加圧することで、樹脂シート１０を成形面２１１に対応した形状に成形する。
ボルスタ２３の周縁部２３１の上面には、後述する複数の第２ガススプリング４７が、後述する複数の分割ホルダ４３のそれぞれに対向して設けられている。
【００２３】
凹型２１の周縁部２１３は、上方に凸であり、所定の幅をもって環状に形成されている。周縁部２１３の上面は水平面となっており、後述するブランクホルダ４１との間で、樹脂シート１０の周縁部を挟持する。
【００２４】
周縁部２１３の外側周縁２１７は、角が面取りされたＲ形状となっている。これにより、周縁部２１３と後述するブランクホルダ４１との間で樹脂シート１０の周縁部を挟持したときに、樹脂シート１０の引っ掛かり（摩擦）が抑制され、樹脂の流動が阻害されないようになっている。
【００２５】
上型機構３０は、凸型３１と、凸型基部３３と、進退機構３５と、を備える。
凸型３１は、樹脂シート１０を挟んで凹型２１に対向配置されている。凸型３１は、凹型２１の成形面２１１の形状に対応した成形面３１１を有する。凸型３１は、成形時に凹型２１との間で樹脂シート１０を加圧することで、樹脂シート１０を成形面３１１に対応した形状に成形する。
【００２６】
凸型基部３３は、その略中央で凸型３１を支持する。凸型基部３３には、後述する進退機構３５が設けられており、凸型基部３３は、凸型３１とともに凹型２１に対して進退する。凸型基部３３の周縁部３３１の下面には、後述する付勢手段としての複数の第１ガススプリング４５が、後述する複数の分割ホルダ４３のそれぞれに対向して設けられている。
【００２７】
進退機構３５は、凸型３１及び凸型基部３３を、凹型２１に対して進退させる。進退機構３５は、図示しない油圧シリンダと、油圧シリンダを駆動する図示しないサーボ機器と、を含んで構成される。サーボ機器は、図示しない制御装置により、所定の圧力制御が行われる。
【００２８】
ホルダ機構４０は、ブランクホルダ４１と、付勢手段としての第１ガススプリング４５及びスペーサ４９と、第２ガススプリング４７と、を備える。
ブランクホルダ４１は、凹型２１の周縁部２１３に対向して環状に設けられている。ここで、成形品（樹脂部品）の形状によって、樹脂シート１０の周縁部におけるシワの発生タイミングは異なるため、ブランクホルダ４１は、シワの発生タイミングが異なる部位に応じて、複数の分割ホルダ４３に分割されている。これにより、シワの発生タイミングに応じて、分割ホルダ４３で樹脂シート１０の周縁部を拘束できるようになっている。
【００２９】
複数の分割ホルダ４３は、それぞれ、凸型基部３３の周縁部３３１に設けられた図示しないスライド機構により、スライド可能に支持されている。これにより、複数の分割ホルダ４３は、それぞれ、後述する第１ガススプリング４５による凹型２１の周縁部２３１方向（下方）の付勢力や、後述する第２ガススプリング４７による凸型基部３３の周縁部３３１方向（上方）の付勢力を受けることで、個別に、凸型３１に対して相対的に昇降可能となっている。
また、複数の分割ホルダ４３は、それぞれ、後述する第２ガススプリング４７による凸型基部３３の周縁部３３１方向（上方）の付勢力に抗して、後述する第１ガススプリング４５から凹型２１の周縁部２３１方向（下方）の付勢力を受けることで、下降して凹型２１の周縁部２１３との間で樹脂シート１０の周縁部を挟持する。
【００３０】
図１に示すように、複数の分割ホルダ４３は、凸型３１の先端面３１３よりも上方の位置に配置されている。これにより、凸型３１の先端面３１３が先行して樹脂シート１０の中央部に当接する。
また、複数の分割ホルダ４３は、初期状態において、いずれも同一の高さ位置に配置されている。
なお、分割ホルダ４３は、直方体状であり、その下面の角が面取りされたＲ形状となっている。これにより、分割ホルダ４３と凹型２１の周縁部２１３との間で樹脂シート１０の周縁部を挟持したときに、樹脂シート１０の引っ掛かり（摩擦）が抑制され、樹脂の流動が阻害されないようになっている。
【００３１】
付勢手段としての第１ガススプリング４５は、複数の分割ホルダ４３ごとに設けられている。具体的には、複数の分割ホルダ４３にそれぞれ対向して、凸型基部３３の周縁部３３１の下面に支持されている。これら複数の第１ガススプリング４５は、いずれも同一のガススプリングで構成されており、図示しないピストン及び充填ガスを内部に備えたシリンダ４５１と、ピストンに連結されたピストンロッド４５３と、を備える。
第１ガススプリング４５は、凸型３１（上型機構３０）を凹型２１（下型機構２０）に対して前進させていく途中で、後述するスペーサ４９にピストンロッド４５３が当接することで、ブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）を凹型２１の周縁部２３１方向（下方）に付勢する。
【００３２】
付勢手段としてのスペーサ４９は、複数の分割ホルダ４３ごとに設けられている。具体的には、スペーサ４９は、分割ホルダ４３の上面の略中央に支持されている。これら複数のスペーサ４９は、円柱状であり、その高さはそれぞれ異なったものとなっている。詳しくは、シワの発生タイミングが早い部位の分割ホルダ４３に設けられたスペーサ４９の高さは、シワの発生タイミングが遅い部位の分割ホルダ４３に設けられたスペーサ４９の高さよりも、高く設定されている。これにより、凸型３１（上型機構３０）を凹型２１（下型機構２０）に対して前進していくときに、第１ガススプリング４５のピストンロッド４５３がスペーサ４９に当接するタイミング、即ち、第１ガススプリング４５がブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）を凹型２１の周縁部２３１方向（下方）に付勢するタイミングが、シワの発生タイミングに応じたものとなっている。
なお、付勢するタイミングは、スペーサ４９を用いずに複数の第１ガススプリング４５のストローク長等をそれぞれ異なるものとすることでも可能である。ただし、本実施形態のようにスペーサ４９を用いてその高さを調整する方が、成形品（樹脂部品）の形状に応じて容易に付勢タイミングを変更できるためより好ましい。
【００３３】
第２ガススプリング４７は、複数の分割ホルダ４３ごとに設けられている。具体的には、複数の分割ホルダ４３に対向して、ボルスタ２３の周縁部２３１の上面に支持されている。これら複数の第２ガススプリング４７は、いずれも同一のガススプリングで構成されており、図示しないピストン及び充填ガスを内部に備えたシリンダ４７１と、ピストンに連結されたピストンロッド４７３と、ピストンロッド４７３の先端に設けられたホルダ受け部４７５と、を備える。
【００３４】
図１に示すように、第２ガススプリング４７のホルダ受け部４７５は、直方体状であり、初期状態において、その上面の高さ位置が樹脂シート１０の上面よりも上方に位置するように配置される。このため、凸型３１（上型機構３０）が凹型２１（下型機構２０）に対して前進していく途中で、ブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）が樹脂シート１０の周縁部よりも先にホルダ受け部４７５に当接する。このとき、第２ガススプリング４７が分割ホルダ４３を凸型基部３３の周縁部３３１方向（上方）に付勢することで、分割ホルダ４３と樹脂シート１０の周縁部との間に隙間が確保される。
【００３５】
なお、第２ガススプリング４７の付勢力は、上述の第１ガススプリング４５の付勢力よりも小さく、所定値以上の荷重を受けることで、第２ガススプリング４７のピストンロッド４７３が後退するように設定されている。このため、凸型３１（上型機構３０）が凹型２１（下型機構２０）に対してさらに前進し、第１ガススプリング４５がブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）を凹型２１の周縁部２３１方向（下方）に付勢すると、第２ガススプリング４７のピストンロッド４７３は所定値以上の荷重を受けて後退する。
【００３６】
以上のような構成を備える本実施形態のプレス成形装置１の動作と効果について、図１〜図４を参照して説明する。
ここで、図２は、プレス成形装置１において、成形初期に樹脂シート１０の周縁部が凹型２１の周縁部２１３から浮き上がった状態を示す縦断面図である。図３は、プレス成形装置１において、成形途中で樹脂シート１０の周縁部の一部が分割ホルダ４３で拘束された状態を示す縦断面図である。図４は、プレス成形装置１において、凸型３１が下死点に到達して樹脂シート１０の周縁部が全周に亘って分割ホルダ４３で拘束されたときの状態を示す縦断面図である。
【００３７】
先ず、図１に示す初期状態から、図２に示すように凸型３１を凹型２１に対して前進させていくと、ブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）が樹脂シート１０の周縁部に当接するよりも先に、凸型３１の先端面３１３が樹脂シート１０の中央部に当接する。即ち、樹脂シート１０の周縁部を挟持しない状態で、樹脂シート１０が凹型２１方向に押し込まれる。このとき、分割ホルダ４３が第２ガススプリング４７のホルダ受け部４７５に当接することで、第２ガススプリング４７が分割ホルダ４３を凸型基部３３の周縁部３３１方向（上方）に付勢する。これにより、分割ホルダ４３と樹脂シート１０の周縁部との間に隙間が確保される。
【００３８】
またこのとき、凹型２１の内側周縁２１５に当接する樹脂シート１０の部分Ａが支点となり、凸型３１の先端周縁に当接する樹脂シート１０の部分Ｂが力点となって、てこの原理により、樹脂シート１０の周縁部には上方、即ち凹型２１の周縁部２１３から離間する方向の力が作用する結果、樹脂シート１０の周縁部は凹型２１の周縁部２１３から浮き上がった状態となる。
これにより、成形初期から、樹脂シート１０の周縁部が凹型２１の周縁部２１３と接触することによる樹脂シート１０の冷却固化の進行を回避できる。同時に、成形初期から、樹脂シート１０の周縁部が挟持されて拘束されることによる樹脂の流動抵抗の増大を回避できる。即ち、樹脂シート１０の周縁部から中央部に亘って樹脂が過不足無く流動できる状態で成形が行われるため、成形性を向上できる。
【００３９】
次いで図３に示すように、凸型３１（上型機構３０）を凹型２１（下型機構２０）に対してさらに前進させていくと、樹脂シート１０が凹型２１方向にある程度押し込まれる。このとき、第１ガススプリング４５のピストンロッド４５３がスペーサ４９に当接することで、第１ガススプリング４５がブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）を凹型２１の周縁部２３１方向（下方）に付勢する。すると、第２ガススプリング４７のピストンロッド４７３は所定値以上の荷重を受けて後退する結果、ブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）が下降して、凹型２１の周縁部２１３との間で樹脂シート１０の周縁部が挟持される。
【００４０】
またこのとき、シワの発生タイミングが早い部位の分割ホルダ４３に設けられたスペーサ４９の高さは、シワの発生タイミングが遅い部位の分割ホルダ４３に設けられたスペーサ４９の高さよりも高く設定されているため、第１ガススプリング４５がブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）を凹型２１の周縁部２３１方向（下方）に付勢するタイミングが、シワの発生タイミングに応じたものとなっている。従って、無駄に早い時期から、樹脂シート１０の周縁部を挟持（拘束）するのを回避でき、樹脂シート１０の周縁部がブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）や凹型２１の周縁部２１３に接触する時間をより短縮できる。従って、樹脂シート１０の冷却固化の進行をより抑制でき、成形性をさらに向上できる。
【００４１】
次いで図４に示すように、凸型３１（上型機構３０）を凹型２１（下型機構２０）に対してさらに前進させていくと、樹脂シート１０の周縁部が、全周に亘って順に、ブランクホルダ４１（分割ホルダ４３）と凹型２１の周縁部２１３との間で挟持されていきながら、樹脂シート１０が凹型２１方向にさらに押し込まれる。これにより、樹脂シート１０の周縁部におけるシワの発生を回避できる。
従って、本実施形態のプレス成形装置１によれば、従来よりも成形性が向上した成形技術を提供できる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１…プレス成形装置（成形装置）
１０…樹脂シート
２１…凹型
２１３…周縁部
３１…凸型
３１３…先端面
３３…凸型基部
３３１…周縁部
３５…進退機構
４１…ブランクホルダ
４３…分割ホルダ
４５…第１ガススプリング（付勢手段）
４７…第２ガススプリング
４９…スペーサ（付勢手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予備加熱した樹脂シートを型形状に成形する樹脂シートの成形方法において、
前記樹脂シートを凹型の周縁部に載置する第１ステップと、
前記凹型の上方に対向して設けられた凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部を前記凹型の周縁部から浮き上がらせながら、前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第２ステップと、
前記凹型の周縁部とそれに対向して設けられたブランクホルダとで前記樹脂シートの周縁部を挟持しながら、さらに前記凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第３ステップと、を有することを特徴とする樹脂シートの成形方法。
【請求項２】
予備加熱した樹脂シートを型形状に成形する樹脂シートの成形装置において、
前記樹脂シートが載置される周縁部を備える凹型と、
前記凹型の上方に対向して設けられた凸型と、
前記凸型を前記凹型に対して進退させる進退機構と、
前記凹型の周縁部に対向して設けられ、前記凸型の先端面よりも上方に配置されたブランクホルダと、
前記ブランクホルダと、前記凸型を支持する凸型基部の周縁部との間に設けられ、前記凸型を前記凹型に対して前進させることで前記樹脂シートが前記凹型方向にある程度押し込まれた後に、前記ブランクホルダを前記凹型の周縁部方向に付勢する付勢手段と、を備え、
前記凸型を前記凹型に対して前進させていくと、前記凸型が前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部が前記凹型の周縁部から浮き上がり、この状態で、前記樹脂シートが前記凹型方向にある程度押し込まれた後、前記ブランクホルダが前記付勢手段による付勢力を受けて前記凹型の周縁部との間で前記樹脂シートの周縁部を挟持し、この状態で、前記樹脂シートが前記凹型方向にさらに押し込まれることを特徴とする樹脂シートの成形装置。
【請求項３】
請求項２記載の樹脂シートの成形装置において、
前記ブランクホルダは、複数の分割ホルダに分割され、
前記付勢手段は、前記複数の分割ホルダごとに設けられ、且つそれぞれ個別のタイミングで前記分割ホルダを前記凹型の周縁部方向に付勢するように設けられていることを特徴とする樹脂シートの成形装置。
【請求項４】
予備加熱した樹脂シートを型形状に成形することで樹脂部品を製造する樹脂部品の製造方法において、
前記樹脂シートを凹型の周縁部に載置する第１ステップと、
前記凹型の上方に対向して設けられた凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部を前記凹型の周縁部から浮き上がらせながら、前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第２ステップと、
前記凹型の周縁部とそれに対向して設けられたブランクホルダとで前記樹脂シートの周縁部を挟持しながら、さらに前記凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第３ステップと、を有することを特徴とする樹脂部品の製造方法。
【請求項１】
予備加熱した樹脂シートを型形状に成形する樹脂シートの成形方法において、
前記樹脂シートを凹型の周縁部に載置する第１ステップと、
前記凹型の上方に対向して設けられた凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部を前記凹型の周縁部から浮き上がらせながら、前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第２ステップと、
前記凹型の周縁部とそれに対向して設けられたブランクホルダとで前記樹脂シートの周縁部を挟持しながら、さらに前記凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第３ステップと、を有することを特徴とする樹脂シートの成形方法。
【請求項２】
予備加熱した樹脂シートを型形状に成形する樹脂シートの成形装置において、
前記樹脂シートが載置される周縁部を備える凹型と、
前記凹型の上方に対向して設けられた凸型と、
前記凸型を前記凹型に対して進退させる進退機構と、
前記凹型の周縁部に対向して設けられ、前記凸型の先端面よりも上方に配置されたブランクホルダと、
前記ブランクホルダと、前記凸型を支持する凸型基部の周縁部との間に設けられ、前記凸型を前記凹型に対して前進させることで前記樹脂シートが前記凹型方向にある程度押し込まれた後に、前記ブランクホルダを前記凹型の周縁部方向に付勢する付勢手段と、を備え、
前記凸型を前記凹型に対して前進させていくと、前記凸型が前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部が前記凹型の周縁部から浮き上がり、この状態で、前記樹脂シートが前記凹型方向にある程度押し込まれた後、前記ブランクホルダが前記付勢手段による付勢力を受けて前記凹型の周縁部との間で前記樹脂シートの周縁部を挟持し、この状態で、前記樹脂シートが前記凹型方向にさらに押し込まれることを特徴とする樹脂シートの成形装置。
【請求項３】
請求項２記載の樹脂シートの成形装置において、
前記ブランクホルダは、複数の分割ホルダに分割され、
前記付勢手段は、前記複数の分割ホルダごとに設けられ、且つそれぞれ個別のタイミングで前記分割ホルダを前記凹型の周縁部方向に付勢するように設けられていることを特徴とする樹脂シートの成形装置。
【請求項４】
予備加熱した樹脂シートを型形状に成形することで樹脂部品を製造する樹脂部品の製造方法において、
前記樹脂シートを凹型の周縁部に載置する第１ステップと、
前記凹型の上方に対向して設けられた凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押圧することで、前記樹脂シートの周縁部の少なくとも一部を前記凹型の周縁部から浮き上がらせながら、前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第２ステップと、
前記凹型の周縁部とそれに対向して設けられたブランクホルダとで前記樹脂シートの周縁部を挟持しながら、さらに前記凸型を前記凹型に対して前進させて前記樹脂シートを前記凹型方向に押し込む第３ステップと、を有することを特徴とする樹脂部品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−５６４５１（Ｐ２０１３−５６４５１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５４４０（Ｐ２０１１−１９５４４０）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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