車両用内装部品の製造方法および装置

【課題】本発明は、均一で美麗なシボ模様などを保持した状態で表皮を貼着することが可能な車両用内装部品の製造方法および装置を提供する。
【解決手段】凸面を有する形状に成形された樹脂芯材に表皮を貼着する車両用内装部品の製造方法であって、樹脂芯材を真空成形型に装着する芯材装着工程と、表皮を複数の表皮把持部を有する表皮枠に装着する表皮装着工程と、表皮枠に装着された表皮を加熱する表皮加熱工程と、表皮加熱工程で加熱された表皮を、真空成形型に装着された樹脂芯材に貼着する表皮貼着工程と、を備え、表皮貼着工程は、複数の表皮把持部の一部を所定の方向に移動させて、表皮枠に装着された表皮を弛ませ、樹脂芯材の凸面の肩部を、弛ませた表皮に先当たりさせることを特徴とする車両用内装部品の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形された芯材の表面にシート状の表皮材を貼着する車両用内装部品の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車室内に装着されて使用される内装部品の多くは、合成樹脂製の芯材に、装飾性を有する表皮を貼着して構成されている。一方、工業製品としての市場価値を高めるために、居住空間としての快適性のある車室を創り出し、自動車を使用する者に満足感を提供することが重要となっている。このために、表皮をムラなく均一に貼着し、車両用内装部品の美観を向上させることができる製造技術が望まれている。
【０００３】
図８は、芯材に表皮を貼着する真空成形法を模式的に示す説明図である。図中に示すように、真空成形法は、成形型（図示しない）に樹脂芯材２を装着し、上方に配置された表皮材３に向けて樹脂芯材２を載せた支持筐体４を上昇させるか、または、表皮枠５に保持されたシート状の表皮材３を下降させて、樹脂芯材２に覆い被せるように貼り付ける方法である。この際、支持筐体４の内部に配置された真空ポンプによって成形型の内部が減圧され、成形型の吸引孔および樹脂芯材２の全面に設けられた多数の小孔を通して表皮材３が吸着されることにより、エア溜まりを発生させることなく表皮材３が樹脂芯材２の表面に密着して貼着を完了する。
【０００４】
また、上記の真空成形法においては、芯材の形状に沿って表皮を密着させるために、予め表皮を加熱して軟化させる方法が用いられる。この際、加熱軟化された表皮が自重で垂れ下がり、樹脂芯材の貼着面にムラや皺が生じる問題があった。特許文献１には、表皮の加熱工程において、表皮の前後を把持するクランパの間隔を広げて自重による垂れ下がりを防止する技術が記載されている。さらに、特許文献２には、加熱工程および真空成形工程の２度に渡り、表皮をストレッチしてドローイングを防ぐ真空成形方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７９６８５号公報
【特許文献２】特開平７−４０４３１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、上記の真空成形法では、ムラや皺を生じさせるドローイングの他に、表皮材を型面に沿わせて貼着する過程において、樹脂芯材の形状に対応して表皮の伸びが不可避的に生じるという問題があった。その伸び率は、芯材の形状の起伏の違いに起因して部分的に異なるので、表皮材に装飾模様が形成されているような場合には、その模様が変形して部分毎に異なる外観を生じることになる。特に、表皮の表面に微細な凹凸で表現される所謂シボ模様の場合には、その影響が顕著に表れ、凹凸が部分的に浅くなって模様にムラが生じたり、条件によっては模様が消滅するという不具合が生じる場合があった。
【０００７】
図９（ａ）、（ｂ）は、従来の真空成形法を説明するための模式図である。図９（ａ）に示すように、真空成形装置４０の支持筐体４１が駆動シリンダ４５によって上昇させられると、成形型４２に装着された樹脂芯材２の肩部Ｓから平坦部Ｆにかけての領域において表皮材３に当接し、貼着が開始される。この際、成形型４２の内部空間４３は、真空ポンプ４４で排気されて減圧状態となっているので、表皮材３の当接された領域は樹脂芯材２に吸着されて密着する。さらに、図９（ｂ）に示すように、支持筐体４１が上昇するにつれて、肩部Ｓから平坦部Ｆの領域の周辺へ、樹脂芯材２の形状に沿って表皮３が貼り付けられてゆく。この時、樹脂芯材２の肩部Ｓ周辺の段差の大きな部分においては、図中の矢印Ｗで示すように、樹脂芯材２に接する前の表皮３が張力を受けて引き伸ばされ、大きな伸び率が生じてしまうことになる。このため、肩部ＳからＷで示す領域において、シボ模様がムラになり、また、消滅するという不具合が生じる場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、均一で美麗なシボ模様などを保持した状態で表皮を貼着することが可能な車両用内装部品の製造方法および装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る車両用内装部品の製造方法は、凸面を有する形状に成形された芯材に表皮を貼着する車両用内装部品の製造方法であって、芯材を真空成形型に装着する芯材装着工程と、複数の表皮把持部を有する表皮枠に表皮を装着する表皮装着工程と、表皮枠に装着された表皮を加熱する表皮加熱工程と、表皮加熱工程で加熱された表皮を、真空成形型に装着された芯材に貼着する表皮貼着工程と、を備え、表皮貼着工程は、複数の表皮把持部の一部を所定の方向に移動させて、表皮枠に装着された表皮を弛ませ、芯材の凸面の肩部を、弛ませた表皮に先当たりさせることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る製造方法では、意図的に弛ませた表皮に凸面肩部を先当たりさせることにより、芯材表面の起伏の大きな部分において最初に表皮を貼着させる。すなわち、表皮の伸び率が大きくなり易い部分において、張力をかけずに表皮を貼着して、表皮の伸びを抑制する。これにより、表皮に形成された模様を保持した状態で、大きな起伏を有する芯材に表皮を貼着することが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る車両用内装部品の製造装置は、凸面を有する形状に成形され、真空成形型に装着された芯材に表皮を貼着する車両用内装部品の製造装置であって、表皮を拡張可能に把持する複数の表皮把持部を有する表皮枠と、真空成形型に装着された芯材の凸面の肩部に沿った方向に、表皮の弛み部分を生じさせるように、複数の表皮把持部の一部を移動させることができる表皮枠構造と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る製造装置によれば、貼着後の表皮の伸びを抑制したい部分に、意図的に弛みを形成した状態で、芯材表面に表皮の貼着を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、均一で美麗なシボ模様などを保持した状態で表皮を貼着することが可能な車両用内装部品の製造方法および装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る真空成形装置のＡ−Ａ断面を示す模式図である。
【図２】本発明に係る表皮枠に表皮を保持した状態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る表皮を加熱軟化する工程を示す模式図である。
【図４】本発明に係る表皮枠の機能を示す模式図である。
【図５】本発明に係る表皮の貼着方法を示す模式図である。
【図６】本発明に係る表皮枠の構成を示す模式図である。
【図７】本発明に係る表皮枠の構成を示す模式図である。
【図８】芯材に表皮を貼着する真空成形法を模式的に示す説明図である。
【図９】従来技術に係る表皮の貼着方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。最初に、図１ないし図５を参照して、本発明に係る車両用内装部品の製造方法を説明する。次に、図６および図７を参照して、本発明に係る車両用内装部品の製造装置を説明する。本実施態様に係る車両用内装部材は、例えば、車両のドアパネルに装着されるドアトリムであって、凸面を有する形状に成形された樹脂芯材に表皮を貼着するものである。
≪芯材装着工程≫
【００１６】
図１は、本発明に係る真空成形装置のＡ−Ａ断面（図８参照）を示す模式図である。油圧シリンダ２１によって昇降するベースプレート３１上に、２つの真空成形型１７ａおよび１７ｂを支持する筐体１２ａおよび１２ｂが設置されている。筐体１２ａおよび１２ｂの内部には、それぞれ真空ポンプ１６が配置されており、真空成形型１７ａおよび１７ｂのそれぞれの内部空間１８を真空引きして減圧する。
【００１７】
表皮を貼着する樹脂芯材２ａ、２ｂは、図中に示すように真空成形型１７ａおよび１７ｂに装着される。真空成形型１７ａおよび１７ｂには、それぞれ複数の吸引孔（図示しない）が設けられており、真空ポンプ１６によって内部空間１８が減圧されると、樹脂芯材２ａおよび２ｂを吸着して固定する。
【００１８】
真空成形型１７ａおよび１７ｂに樹脂芯材２ａ、２ｂが装着されると、上方の所定位置に表皮枠３０に保持された表皮材１３が配置され、油圧シリンダ２１の駆動が開始されて、ベースプレート３１が上昇を始める。その結果、ベースプレート３１上に設置された筐体に支持される真空成形型１７ａ、１７ｂ、および真空成形型１７ａ、１７ｂに装着された樹脂芯材２ａ、２ｂが表皮材１３に向かって上昇する。
≪表皮装着工程≫
【００１９】
図２（ａ）は、本発明に係る表皮枠３０（図６参照）に、表皮材１３が装着された状態を示す模式図である。表皮枠３０は、複数の表皮把持部１５ａないし１５ｆを有しており、図中に示すように、表皮材１３の２つの長辺を、それぞれ表皮把持部１５ｃ、１５ｄおよび表皮把持部１５ｅ、１５ｆで保持している。また、表皮材１３の２つの短辺は、それぞれ表皮把持部１５ａおよび１５ｂによって保持されている。
≪表皮加熱工程≫
【００２０】
図３は、本発明に係る表皮を加熱軟化する工程を示す模式図である。表皮材１３は、表皮枠３０に保持された状態（図２（ａ）参照）で加熱炉２０の内部にセットされ、加熱ヒータ２６によって所定の温度まで加熱される。
【００２１】
表皮材７の素材としては、非通気性の熱可塑性樹脂シート、例えばオレフィン樹脂（ＴＰＯ）や塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）シートに、ポリプロピレンフォーム（ＰＰＦ）のクッション材を裏打ちした積層シート材が用いられ、１１５〜１３０℃の温度に加熱軟化処理される。
【００２２】
加熱炉２０内で加熱軟化された表皮材１３は、図３中に示すように、自重により変形して垂れ下がる所謂ドローイングを生じる。そこで、加熱中に表皮材１３を拡張してドローイングを矯正し、一旦、平面に戻す処理を行う。図２（ｂ）は、表皮材１３を拡張するために移動する表皮枠３０を示す模式図である。表皮枠３０に設けられた表皮把持部１５ａないし１５ｆが、表皮枠３０に備えられた駆動機構（図６参照）により図中の矢印に示す方向へ移動し、表皮材１３を拡張してテンションを与えドローイングを矯正する。
≪表皮貼着工程≫
【００２３】
次に、加熱軟化された表皮材１３を加熱炉２０から取出し、真空成形装置１０の上方の所定位置に配置して、真空成形型１７ａ、１７ｂに装着された樹脂芯材２ａ、２ｂに表皮を貼着する。この際、表皮材１３のドローイングを矯正するための拡張を再度行い、さらに、表皮把持部１５ａないし１５ｆの一部を所定の方向に移動させて、表皮枠に装着された表皮を弛ませる。
【００２４】
図４は、表皮材１３に上記の処理を行う際の表皮枠３０の動きを模式的に示した説明図である。図４（ａ）に示すように、表皮把持部１５ａないし１５ｆを図中に示す方向に移動させることにより、加熱炉２０から取出された表皮材１３を拡張し、テンションを与えて平面状態に戻す。前述したように、加熱炉２０内において、表皮把持部１５ａないし１５ｆを移動させてテンションを与え、表皮材１３のドローイングを矯正したとしても、さらに加熱を継続することによって、再度のドローイングを生じているからである。
【００２５】
次に、表皮把持部１５ａないし１５ｆを移動させてテンションを与え、ドローイングを矯正して平面に保持した状態から、図４（ｂ）中の矢印で示すように、表皮把持部１５ａおよび１５ｂを表皮材１３の内側方向へ移動させて、表皮材１３の中央部に、意図的に弛みを生じさせる（図４（ｃ）参照）。この時、表皮把持部１５ｃと１５ｅの間、および表皮把持部１５ｄおよび１５ｆの間はテンションを維持した状態に保たれている。すなわち、表皮把持部１５ｃと１５ｄ、および１５ｅと１５ｆが分離して設けられていることにより、図４（ｃ）に示すように、表皮材１３の中央部に弛み領域Ｕを生じさせることが可能となる。
【００２６】
また、図４（ｃ）において、弛み領域Ｕが生じている図中の上下方向は、樹脂芯材の肩部Ｓ（図８参照）の方向に一致させる。上記の実施態様では、表皮材１３の長辺を表皮把持部１５ｃ、１５ｄおよび表皮把持部１５ｅ、１５ｆで保持し、表皮把持部１５ａ、１５ｂを移動させて上下方向に弛み領域Ｕを生じさせているが、樹脂芯材の肩部Ｓの方向が表皮材１３の長辺方向となるような場合には、表皮把持部の構成を変更して、弛み領域の方向を長辺方向に一致させる。すなわち、表皮枠３０を９０°回転させて配置し、分離した表皮把持部１５ｃないし１５ｆで表皮材１３の短辺側を保持し、長辺を保持させる表皮把持部１５ａ、１５ｂを移動させ、弛み領域Ｕを長辺方向に生じさせる。
【００２７】
図５は、油圧シリンダ２１を駆動してベースプレート３１、およびベースプレート３１上に設置された真空成形型１７ａ、１７ｂを上昇させて、真空成形型１７ａ、１７ｂに装着された樹脂芯材２ａ、２ｂに表皮材１３を貼着する工程を示した模式図である。
【００２８】
加熱炉２０から取出した後の表皮把持部１５ａおよび１５ｂの処理により、表皮材１３は、図５（ａ）に示すように、中央部を意図的に弛ませた状態に保持されている。この状態で、油圧シリンダ２１を駆動し、真空成形型１７ａ、１７ｂを表皮材１３に向けて上昇させると、真空成形型１７ａ、１７ｂに装着された樹脂芯材２ａ、２ｂの凸面の肩部が、図５（ｂ）に示すように、弛ませた表皮材１３に先当たりするので、この肩部から表皮の貼着を開始させることができる。この際、前述したように、筐体１２ａ、１２ｂの内部に設置された真空ポンプ１６により真空成形型１７ａ、１７ｂの内部空間１８が減圧されているので、表皮材１３は、樹脂芯材２ａ、２ｂの表面に触れた部分から吸着されて密着する。
【００２９】
さらに、真空成形型１７ａ、１７ｂを上昇させるに従い、図５（ｃ）に示すように、真空成形型１７ａ、１７ｂに装着された樹脂芯材２ａ、２ｂの全面にわたって表皮が吸着されて密着し、表皮貼着工程を完了する。
【００３０】
上記の表皮貼着過程において、意図的に弛みを持たせた表皮材１３の中央部は、肩部Ｓから芯材の側面にかけてテンションを持たない状態で吸着されることは明らかであり、表皮材１３に伸びが生じることがない。これにより、従来の貼着方法では表皮材の伸び率が大きくなる肩部Ｓにおいて、表皮材の伸びを防ぎ、表面に形成されたシボ模様の形状を保持して表皮を貼着することが可能となる。
【００３１】
尚、上記の実施態様において説明を省いたが、真空成形型に装着される樹脂芯材の表面には、ホットメルトタイプの接着剤がコーティングされており、加熱軟化された表皮材の熱により軟化し、表皮材と樹脂芯材が密着した状態で冷却されることにより、両者が強固に接着される。また、樹脂芯材２ａの材料としてポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等、非通気性の汎用熱可塑性樹脂を素材として用いた場合には、芯材の成形加工の段階で、表皮を真空吸着するための微細孔を形成しておく必要がある。一方、通気性を有する材料、例えば木質系の基材のような材料で樹脂芯材２ａが製作されているような場合には、微細孔を形成する必要がなく、製作方法を簡便とすることができる。
【００３２】
次に、図６および図７を参照して、表皮枠３０の構造について説明する。前述したように、本発明に係る表皮枠３０は、凸面を有する形状に成形され、真空成形型１７ａ、１７ｂに装着された樹脂芯材２ａ、２ｂに表皮材１３を貼着する製造装置であって、表皮を拡張可能に把持する複数の表皮把持部１５ａないし１５ｆを有する。
【００３３】
図６は、表皮枠３０の構造を模式的に示す斜視図である。図中には、表皮把持部１５ａ、および１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを配置した部分が示されている。図示しない表皮把持部１５ｅおよび１５ｆは、図中の表皮把持部１５ｃおよび１５ｄと対称の構成を有し、１５ｃおよび１５ｄに対向して配置されている。
【００３４】
各表皮把持部は、コの字型の断面形状をした押さえプレート１５ａ、および１５ｂ、１５ｃ、１５ｄである。各表皮把持部は、それぞれに対応する表皮支持板３１、および３２、３３、３４に回動自在に取り付けられており、表皮支持板との間に表皮材の端部を挟持する構成となっている。また、表皮材を確実に保持するために、表皮材を挟持した押さえプレートと表皮支持板とを挟み込んで固定するクランプ冶具を用いることが好ましい。
【００３５】
各表皮支持板は、支持ブロック３３ａ、３２ａ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂに支持され、表皮枠３０の枠組みを構成するように配置されている。また、各支持ブロックにはウォームギア３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが取り付けられている。各ウォームギアは、ステップモータ３６ａ、３６ｂ、３６ｃによって駆動されて回転し、支持ブロック３３ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａを移動させる。例えば、ウォームギア３５ａは、支持ブロック３１ａに形成されたネジ孔に螺合して取り付けられており、ステップモータ３６ａの回転により支持ブロック３１ａを移動させる。その結果、支持ブロック３１ａに支持されている表皮支持板３１が図中の矢印で示すＸ方向に移動する。一方、ピニオンギア３８を介してウォームギア３５ａの回転に連動するウォームギア３５ｄは、支持ブロック３２ａに形成されたネジ孔に螺合しており、支持ブロック３２ａを移動させる。これにより、支持ブロック３２ａに支持されている表皮支持板３２は、図中に示すＸ方向へ移動する。
【００３６】
上記のステップモータ３６ａとウォームギアの組合せた駆動機構により、表皮支持板３１および３２上に取り付けられた表皮把持部１５ａと１５ｂは、図中に矢印で示すＸ方向に移動する。また、ピニオンギア３８を介して伝達されるウォームギア３５ａと３５ｄの回転方向は逆向きとなるため、表皮把持部１５ａと１５ｂの移動方向は、相対的に逆方向となる。
【００３７】
一方、表皮把持部１５ｃおよび１５ｄが取り付けられた表皮支持板３３、３４は、ウォームギア３５ｂおよび３５ｃと螺合した支持ブロック３３ａおよび３４ａの動きに従って、図中に示すＹ方向に移動する。また、表皮支持板３３、３４の一端は、スライド棒３７ａおよび３７ｂに沿ってスライド可能に配置された支持ブロック３３ｂおよび３４ｂに支持されている。
【００３８】
図７は、表皮枠３０の側面図であり、表皮把持部１５ｃおよび１５ｄと表皮把持部１５ａと１５ｂが連動して動く構成を模式的に示している。すなわち、上述したように、表皮把持部１５ｃと１５ｄは、ウォームギア３５ｂおよび３５ｃと螺合した支持ブロック３３ａ、３４ａに従ってＹ方向へ移動する。一方、ウォームギア３５ｂおよび３５ｃは、表皮把持部１５ａおよび１５ｂが取り付けられている表皮支持板３１、３２を支持する支持ブロック３１ａおよび３２ａを貫通して配置されている（図６参照）。このため、支持ブロック３３ａおよび３４ａは、ウォームギア３５ｂ、３５ｃによってＹ方向へ移動するだけでなく、ウォームギア３５ａ、３５ｄの回転によりＸ方向へ移動する支持ブロック３１ａ、３２ａにも追従して移動する。これにより、表皮支持板３３、３４を介して支持ブロック３３ａおよび３４ａに支持される表皮把持部１５ｃおよび１５ｄは、表皮把持部１５ａ，１５ｂの動きに追従して、Ｘ方向へも移動する。
【００３９】
上述した表皮枠３０の構成および駆動機構により、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明した表皮把持部１５ａないし１５ｆの動きを実現することが可能となる。これにより、真空成形型に装着された樹脂芯材の凸面の肩部に沿った方向に、表皮の弛み部分を生じさせるように、複数の表皮把持部の一部を移動させることができる表皮枠構造が実現される。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明に係る車両用内装部品の製造方法および装置は、上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
２ａ、２ｂ樹脂芯材
１０真空成形装置
１３表皮材
１５表皮把持部
２０加熱炉
１７ａ、１７ｂ真空成形型
３０表皮枠
Ｓ肩部
Ｕ弛み領域

【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸面を有する形状に成形された芯材に表皮を貼着する車両用内装部品の製造方法であって、
前記芯材を真空成形型に装着する芯材装着工程と、
前記表皮を複数の表皮把持部を有する表皮枠に装着する表皮装着工程と、
前記表皮枠に装着された表皮を加熱する表皮加熱工程と、
前記表皮加熱工程で加熱された表皮を、前記真空成形型に装着された芯材に貼着する表皮貼着工程と、を備え、
前記表皮貼着工程は、前記複数の表皮把持部の一部を所定の方向に移動させて、前記表皮枠に装着された表皮を弛ませ、
前記芯材の凸面の肩部を、前記弛ませた表皮に先当たりさせることを特徴とする車両用内装部品の製造方法。
【請求項２】
凸面を有する形状に成形され、真空成形型に装着された芯材に表皮を貼着する車両用内装部品の製造装置であって、
前記表皮を拡張可能に把持する複数の表皮把持部を有する表皮枠と、
前記真空成形型に装着された芯材の凸面の肩部に沿った方向に、前記表皮の弛み部分を生じさせるように、前記複数の表皮把持部の一部を移動させることができる表皮枠構造と、を備えることを特徴とする車両用内装部品の製造装置。

【図１】