JP4650014B2 - 樹脂接合部品の接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂接合部品の接合方法に関し、例えば自動車における樹脂製の開閉体（リッド類）のように形状精度が重要視される主たる樹脂部品としてのアウタパネルとこの主たる樹脂部品を補強する補強用樹脂部品としてのインナパネルを接着剤にて相互に接合することにより構成される樹脂接合部品の接合方法に関するものである。

二つ以上の樹脂部品同士を接着等にて接合して一つの樹脂接合部品として組み立てる技術が特許文献１等で知られている。この特許文献１に記載のものでは、成形金型で成形した複数の樹脂部品をボルトやねじ等の締結部材にて締結結合するにあたり、それぞれの樹脂部品が単品状態で弾性変形等によって変形していることがある点を考慮し、樹脂部品を、それぞれの成形金型の成形面形状に準じた面精度を有する受け治具にセットした後、この樹脂部品を受け治具に密着させて少なくとも締結部位を成形時に近い形状に補正し、この状態で締付機により締結部位を自動締結するようにしている。

その一方、自動車のドア、フード、トランクリッド等の開閉体として特許文献２に記載のような樹脂製のものが一部で採用されており、この場合には、いわゆる外板パネルとしてそれに隣接する他のパネルとの整合性の観点から特に形状精度が重要視されるアウタパネルとそのアウタパネルの補強機能を主とするインナパネルとを両者の周縁部にて接着接合して、いわゆる閉断面構造の開閉体として組み立てるようにしている。
特開２０００−１６７７２９号公報 特開２００２−２４０５６８号公報

上記のような樹脂製の開閉体の場合、例えばアウタパネルとの接合面を上にした状態でインナパネルを所定の受け治具で位置決め支持した上で、アウタパネルとの接合面に接着剤を塗布し、次いでその上からインナパネルとの接合面を下にしたアウタパネルを押し付けて接着接合することになるのであるが、下側となるインナパネルが正規寸法通りに成形されているとの前提のもとで当該インナパネルを受け治具にて位置決め支持すると、例えばインナパネルが弾性変形による変形量を有している場合には、アウタパネルを押し付けた際にインナパネル自体が有している変形量を一旦矯正した状態で接着接合してしまうことになる。そして、この状態ではアウタ，インナの双方のパネルの組み合わせからなる開閉体としては正規寸法であるものの、接着接合後にそれまでの押し付け力を解除すると、インナパネルの復元力のためにアウタパネルまでもがその復元方向に引っ張られて、結果として開閉体としての寸法精度がばらついてしまうおそれがあった。これは、開閉体の特殊性として、一般的にはインナパネルの方がその機能よりしてアウタパネルよりも剛性が大きいことに基づいている。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、例えば単品状態のインナパネルが弾性変形による変形量を有している場合でもそれを容認した上で、その影響が形状精度が重要視されるアウタパネル側に接着接合後に表れないようにして、製品たる開閉体の寸法精度の向上を図った樹脂接合部品の接合方法を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、先に例示したアウタパネルとインナパネルとからなる開閉体ように、形状精度が重要視されるパネル状の主たる樹脂部品とこの主たる樹脂部品を補強する同じくパネル状の補強用樹脂部品とを両者の周縁部において接着剤にて接合するにあたり、成形後の補強用樹脂部品の弾性変形に基づく変形を矯正することなくこれを許容したままで相手側の主たる樹脂部品と接着接合する方法であることを前提とする。

すなわち、請求項１に記載の発明では、補強用樹脂部品単独での寸法精度を問題とするよりも、製品たる樹脂接合部品として機能上最も重要な主たる樹脂部品の寸法形状精度さえ維持できれば製品機能の上で何ら支障はないとの観点から、上記のように補強用樹脂部品の弾性変形に基づく変形を矯正することなくこれを許容したままで相手側の主たる樹脂部品と接着接合することを基本としている。
その上で、補強用樹脂部品のうち主たる樹脂部品と接合される面とは反対側の背面を基準に受け治具で位置決め支持した上でその補強用樹脂部品の接合面に接着剤を塗布するか、もしくは上記位置決め支持に先立って補強用樹脂部品の接合面に接着剤を予め塗布する工程と、主たる樹脂部品の接合面を補強用樹脂部品側の接合面と対面させて樹脂部品同士の相対位置決めを行った上で両者を互いに押し付けて接着接合する工程と、を含んでいて、上記受け治具による補強用樹脂部品の位置決め支持に際して、主たる樹脂部品との接着接合にあずかる補強用樹脂部品側の接合面での変形を矯正することなくこれを許容したままで当該接合面の背面側を位置決め支持するべく、上記補強用樹脂部品における接合面の背面側の位置決め支持は、受け治具に進退移動可能に配置されるとともに上記接合面の背面側との接触により押圧されて後退する接触子により行うことを特徴とする。

なお、上記の樹脂接合部品とは、自動車の樹脂製のドア、フードあるいはトランクリッド等の開閉体を想定している。

この請求項１に記載の発明では、成形後の補強用樹脂部品の弾性変形に基づく変形を矯正することなくこれを許容したままで主たる樹脂部品と接合すると、接着接合後においても復元力は作用しないから、形状精度が重要視される主たる樹脂部品にその復元力が影響することがなくなり、結果として主たる樹脂部品と補強用樹脂部品とを接着接合してなる樹脂接合部品の寸法精度も向上することになるとの観点に基づいている。

したがって、請求項１に記載の発明では、受け治具そのものを補強用樹脂部品の弾性変形に基づく変形に倣わせるように位置決め支持した上で主たる樹脂部品との接着接合を行えば、先にも述べたように接着接合後においても復元力は作用しないから、形状精度が重要視される主たる樹脂部品にその復元力が影響することがなくなり、結果として寸法精度に優れた樹脂接合部品を製作することが可能となる。

請求項１に記載の発明によれば、主たる樹脂部品と接着接合されることになる補強用樹脂部品がそれ自体の弾性変形に基づく変形を有していたとしても、その変形が接着接合後の樹脂接合部品における主たる樹脂部品に影響することがなくなり、主たる樹脂部品の形状精度ひいいては樹脂接合部品としての寸法精度の向上が図れる。

図１は本発明のより具体的な実施の形態を示す図であり、（Ａ）は樹脂接合部品の一例として自動車の開閉体であるフードを裏面側から見た図を、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿う断面図をそれぞれ示している。

図１から明らかなように、樹脂接合部品であるフード１は主たる樹脂部品である外板パネルとして機能する樹脂製のアウタパネル２と、そのアウタパネル２とほぼ同等の大きさを有してこれと重なり合うように配置された同じく補強用樹脂部品としての樹脂製のインナパネル３とから構成してあり、インナパネル３の周縁部にはその全周にアウタパネル２との接合面となる接合フランジ部４を形成してあるとともに、両者はその接合フランジ部４において接着剤５にて接着接合されて閉断面構造のものとして形成されている。

そして、アウタパネル２はその機能からして例えば車体組付状態において隣接することになるフロントフェンダ等との表面整合性の上からその形状精度が重要視される一方、インナパネル３はアウタパネル２の面剛性確保等のためにそれを補強する役目を主とすることから、インナパネル３には反アウタパネル２側に向かって凸形状となるエンボス部６を膨出形成してある。

このようなアウタパネル２とインナパネル３とからなるフード１は、アウタパネル２とインナパネル３とをそれぞれ射出成形等にて別個に成形した上で、先に述べたように接合フランジ部４を接合面として後工程にて接着剤をもって接着接合されることになる。

より詳しくは、図２に示すように、実質的に下型として機能することになるインナセット治具７と上型として機能することになるアウタセット治具８との組み合わせからなる組み付け治具９を用意しておくものとする。

インナセット治具７は、図２のほか図７に示すように、インナパネル３の一般面を受けてそのインナパネル３を安定して支持し得るようにベース盤１０上の複数箇所に設定した固定式受け治具１１と、その固定式受け治具１１に突設した位置決めピン１２と、ベース盤１０から直接立設した複数のロケートピン１３と、同じくベース盤１０上の固定式受け治具１１よりも外側の複数箇所に所定のピッチで配置されていて且つインナパネル３の接合フランジ部４を受けて支持することになる可動式受け治具１４とから構成される。なお、上記可動式受け治具１４の詳細は後述する。

他方、アウタセット治具８は、図２のほか図３に示すように、ベース盤１５にアウタパネル２の周縁部全周を押さえるための押さえ治具１６を設けたもので、その押さえ面１６ａはアウタパネル２の外表面形状に合致するように高精度に仕上げてある。

そして、インナパネル３の周縁部であって且つアウタパネル２との接合面となるべき領域、すなわち接合フランジ部４に予め接着剤５を塗布し、その接着剤５を塗布したインナパネル３をアウタパネル２との接合面を上にしながら、固定式受け治具１１のの位置決め機能のほかロケートピン１３および位置決めピン１２とインナパネル３側の位置決め穴１７（図１の（Ｂ）参照）との嵌合をもって三次元方向の位置決めを行って、インナセット治具７上に水平状態でセットする。なお、インナセット治具７に対するインナパネル３の位置決めセットの後に接着剤を塗布するようにしてもよい。

インナパネル３の位置決めセットが完了したならば、インナセット治具７側に設けた図示外のパネルガイドにてアウタパネル２の位置を規制しつつ双方の接合面同士を対面させるようにインナパネル３の上にアウタパネル２を重ね合わせるようにセットし、さらにアウタセット治具８を下降させてパネル２，３同士の重合部を加圧拘束する。その圧着状態で所定時間放置して、接着剤５の硬化を待ってインナパネル３とアウタパネル２を接着接合し、もって図１に示したような樹脂接合部品であるフード１として組み立てる。そして、フード１としての組み立てが完了したならば、最初にアウタセット治具８を上昇させた上で組立完了後のフード１を取り出す。

ここで、図１０に示すように、インナパネル３単独の状態でその一部、特にアウタパネル２との接合面となる周縁部の接合フランジ部４が反アウタパネル２側に弾性変形して寸法誤差を有している場合（図１０の（Ａ）に仮想線で示す状態）、相手側となるアウタパネル２と組み合わせた上でアウタセット治具８の押さえ治具１６にて加圧拘束すると、すなわち例えば固定式治具１１の一部と押さえ治具１６とで加圧拘束すると、インナパネル３は実線で示すように弾性変形して矯正されて一旦は正規寸法となるものの、押さえ治具１６による加圧拘束力を解放すると図１０の（Ｂ）に示すようにインナパネル３は元の状態に復元しようとすることから、そのインナパネル３に引っ張られるかたちでフード１として組み立てられたアウタパネル２までもが変形し、特にアウタパネル２側の形状精度が低下してしまうおそれがある。ただし、図１０ではインナパネル３一部である接合フランジ部４の変形の度合い（同図（Ａ）に仮想線で示す状態）を誇張して描いてある。

そこで、本実施の形態では、先に述べたインナセット治具７側の受け治具１４を可動式のものとし、仮にインナパネル３が寸法誤差を有している場合でもその寸法誤差に倣わせるようにして可動式受け治具１４にて受けて、アウタパネル２と重合させた後にアウタセット治具８にて加圧拘束したとしてもインナパネル３を無理に矯正しないように配慮してある。

図４，５は先に述べたインナセット治具７側の可動式受け治具１４の詳細を示しており、台座部１８にブラケット１９を介してスリーブ状のホルダ２０を固定するとともに、そのホルダ２０内に、先端に接触子としての受け駒２１を備えた支持ロッド２２を摺動可能に支持させてある。支持ロッド２２の向きは位置決めすべきインナパネル３の接合フランジ部４とほぼ面直角となるように設定してあり、ホルダ２０内には支持ロッド２２をホルダ２０からの突出方向に付勢する付勢手段として圧縮コイルスプリング（以下、単にスプリングと称する）２３を内蔵させてある。なお、受け駒２１はインナパネル３をいわゆる点受けするために先端を半球状のものとしてある。

また、支持ロッド２２に近接してロッドサポータ２４を配置してあるとともに、支持ロッド２２を挟んでそのロッドサポータ２４と対向するようにエアシリンダ等のロックシリンダ２５を対向配置してある。そして、支持ロッド２２を任意の位置に停止させた状態で、ロッドサポータ２４に向けてロックシリンダ２５のピストンロッド２６を伸長動作させることにより、ロッドサポータ２４とピストンロッド２６とで挟持するかたちでその支持ロッド２２を任意に位置に拘束するべくロックすることができるようになっている。

ここで、支持ロッド２２のアンロック状態においてインナセット治具７上にインナパネル３をセットした場合に、受け駒２１にインナパネル３が当接するように支持ロッド２２の長さを設定してあることから、その際にインナパネル３の自重によりスプリング２３が撓んで支持ロッド２２がスムーズに引っ込むように予めスプリング２３のばね定数を設定してある。さらに、支持ロッド２２がロックシリンダ２５にて一旦ロックされたならば、インナパネル３に対してアウタセット治具８による加圧拘束力が作用したとしても支持ロッド２２はその加圧拘束力に十分に対抗できるように考慮されている。

すなわち、図６に示すように、スプリング２３の反力をＦｓｐ、インナパネル３の自重をＦｗ、受け駒２１にインナパネル３が着座したときにそのインナパネル３の弾性変位がほぼ零となるまげ弾性力をＦα、スプリング２３の自由長をＸ_FREE、ΔＸをスプリング２３のストロークとした場合に、下記（１）式を持たすようにスプリング２３の弾性力が設定されている。

Ｆｓｐ≦Ｆｗ・ｓｉｎθ＋Ｆα‥‥（１）
ただし、ΔＸの大きさは現実性を考慮するものとし、図６のほか図８に示すように例えば基準寸法（図面値）の上下それぞれに５ｍｍ程度振り分けて最大でも１０ｍｍ程度とする。

したがって、インナセット治具７側にて上記のような可動式受け治具１４を使用することを前提としてインナパネル３を位置決め支持する場合には、図２のほか図４に示すように、可動式受け治具１４の支持ロッド２２をアンロック状態とした上で、ロケートピン１３（図７参照）のほか固定式受け治具１１および位置決めピン１２を基準としてインナパネル３をインナセット治具７上に位置決めセットする。

この場合、支持ロッド２２の先端の受け駒２１はスプリング２３の自由長状態をもって支持ロッド２２とともに突出していることから、先に述べたように予め接着剤５が塗布されたインナパネル３をセットすると、インナパネル３のうち接合フランジ部４の背面側が受け駒２１に当接してその自重のために支持ロッド２２は徐々にホルダ２０内に押し込まれる。例えばインナパネル３の接合フランジ部４が寸法誤差のために正規寸法よりも反アウタパネル２側に変形していたとしても、可動式受け治具１４の一部として機能すべき受け駒２１は、その変形している接合フランジ部４の形状に倣うように支持ロッド２２とともに追従変位して、最終的には固定側受け治具１１と位置決めピン１２とをもってインナパネル３が位置決めされた時点で支持ロッド２２の動きも停止する。その時点では、図４，５に示すように、支持ロッド２２の先端の受け駒２１が、正規寸法に対して反アウタパネル２側への変形を持つインナパネル３の接合フランジ部４の背面に当接していることから、その状態でロックシリンダ２５を伸長動作させて、ロッドサポート２４とロックシリンダ２５のピストンロッド２６とをもって支持ロッド２２をロックする。

すなわち、図１０の（Ａ）に基づいて例示したように、インナパネル３側の接合フランジ部４が正規寸法に対して所定量だけ反アウタパネル２側に変形していたとしても、その接合フランジ部４の位置に追従させるかたちで可動式受け治具１４側の受け駒２１の位置を決めた上で、その位置にて受け駒２１を固定する。

続いて、インナパネル３に重ね合わせるようにして図３に示すようにアウタパネル２をインナパネル３上に位置決めセットし、さらにアウタセット治具８を下降させて押さえ治具１６にてアウタパネル２をインナパネル３とともに加圧拘束する。ここに言う加圧拘束力とは、インナパネル３の接合フランジ部４とアウタパネル２との間に介装されている接着剤５を所定量だけ押し潰しながらも、接合フランジ部４がアウタパネル２に直接接触することがないような押圧力である。つまり、アウタセット治具８の押さえ治具１６にてアウタパネル２を加圧拘束したとしても、インナパネル３の接合フランジ部４には押し潰されたことによる接着剤５の反力のみが加わるように、アウタセット治具８の加圧拘束力およびその昇降ストロークを設定してある。

その際、アウタパネル２はアウタセット治具８の押さえ治具１６による加圧拘束力を受けて正規寸法位置に保持されることになるものの、インナパネル３側の接合フランジ部４はなおも従前の変形したままの位置にあり、その変形を矯正することなしに変形状態のままでインナパネル３とアウタパネル２が接着接合される。

その結果、接着剤５が硬化した後に、アウタセット治具８の上昇を待ってインナパネル３とアウタパネル２とからなるフード１をインナセット治具７から取り出したとしても、インナパネル３側の接合フランジ部４は当初の変形を矯正することなしに変形状態のままで接着接合してあるために、その接合フランジ部４は復元力を発生せず、当初の変形状態を維持する。

その一方、アウタパネル２はアウタセット治具８で正規寸法位置に加圧拘束された上でインナパネル３側の変形を持つ接合フランジ部４と接着接合されていることから、上記のように加圧拘束力を解除したとしても少なくともアウタパネル２はその正規寸法状態を自己保持し、機能上最も重要なアウタパネル２の形状精度を確保することが可能となる。

ここで、図７に示すように、可動式受け治具１４はインナパネル３の接合フランジ部４に沿って所定のピッチで複数箇所に配置してあることは先に述べた。この場合、隣接する可動式受け治具１４，１４同士の最大ピッチＸｐの設定に際しては次の点を考慮するものとする。

図９の（Ａ），（Ｂ）ように、アウタセット治具８による加圧拘束力をもってインナパネル３とアウタパネル２を圧着する際には、インナパネル３の接合フランジ部４に接着剤５の潰れ変形に伴う反力Ｐが作用する。接着剤反力Ｐによるインナパネル３の接合フランジ部４での最大撓みσｍａｘが所定値以下となるように図７の最大ピッチＸｐを決定するものとし、その最大撓みσｍａｘは製品であるフード１の要求精度に応じて決定するものとする。

図１１は本発明の第２の実施の形態を示す図で、先の第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。

この第２の実施の形態では、先端に受け駒２１を有する支持ロッド３２をインナパネル３側の接合フランジ部４に対してアクチュエータとしてのサーボモータ３０にて進退移動させる構成とする一方、支持ロッド３２にはその支持ロッド３２とともに進退移動する近接センサ３１を付設してある。そして、受け駒２１がインナパネル３側の接合フランジ部４に当接したタイミングを検知するために受け駒２１の先端と近接センサ３１の検知面との間には予め所定の検知距離を設定してある。

したがって、この第２の実施の形態によれば、図２と同様にインナセット治具７上に固定式受け治具１１をもってインナパネル３を位置決めセットしたならば、支持ロッド３２の先端の受け駒２１を近接センサ３１とともにインナパネル３側の接合フランジ部４に向けて前進させる。そして、近接センサ３１がインナパネル３側の接合フランジ部４を検知した時点でサーボモータ３０による支持ロッド３２の動きを停止させる。

この第２の実施の形態によってもまた第１の実施の形態と同様の機能を発揮することができる。

本発明に係る樹脂接合部品の一例として自動車用フードの概略を示す図で、（Ａ）はそのフードを裏面側から見た説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）のａ−ａ線に沿う断面説明図。 図１に示すフードのアウタパネルとインナパネルを接着接合する際の工程説明図。 図２に続く工程説明図。 図３に示した可動式受け治具の要部拡大説明図。 図４の要部拡大説明図。 図４に示した可動式受け治具の特定の機能に関する説明図。 図２，３に示したインナセット治具の平面説明図。 図４に示した可動式受け治具の特定の機能に関する説明図。 図４に示した可動式受け治具の特定の機能に関する説明図。 インナパネル側の接合フランジ部の変形を矯正することを前提として接着接合した場合の説明図。 本発明の第２の実施の形態を示す要部構成説明図。

符号の説明

１…フード（開閉体もしくは樹脂接合部品）
２…インナパネル（補強用樹脂部品）
３…アウタパネル（主たる樹脂部品）
４…接合フランジ部（接合面）
５…接着剤
７…インナセット治具
８…アウタセット治具
１１…固定式受け治具
１２…位置決めピン
１３…ロケートピン
１４…可動式受け治具
２１…受け駒（接触子）
２３…圧縮コイルスプリング（付勢手段）
２５…ロックシリンダ
３０…モータ（アクチュエータ）

Claims (5)

1. 形状精度が重要視されるパネル状の主たる樹脂部品とこの主たる樹脂部品を補強する同じくパネル状の補強用樹脂部品とを両者の周縁部において接着剤にて接合するにあたり、
   成形後の補強用樹脂部品の弾性変形に基づく変形を矯正することなくこれを許容したままで相手側の主たる樹脂部品と接着接合する方法であって、
   補強用樹脂部品のうち主たる樹脂部品と接合される面とは反対側の背面を基準に受け治具で位置決め支持した上でその補強用樹脂部品の接合面に接着剤を塗布するか、もしくは上記位置決め支持に先立って補強用樹脂部品の接合面に接着剤を予め塗布する工程と、
   主たる樹脂部品の接合面を補強用樹脂部品側の接合面と対面させて樹脂部品同士の相対位置決めを行った上で両者を互いに押し付けて接着接合する工程と、
   を含んでいて、
   上記受け治具による補強用樹脂部品の位置決め支持に際して、主たる樹脂部品との接着接合にあずかる補強用樹脂部品側の接合面での変形を矯正することなくこれを許容したままで当該接合面の背面側を位置決め支持するべく、上記補強用樹脂部品における接合面の背面側の位置決め支持は、受け治具に進退移動可能に配置されるとともに上記接合面の背面側との接触により押圧されて後退する接触子により行うことを特徴とする樹脂接合部品の接合方法。
2. 上記接触子は、補強用樹脂部品における接合面の背面側との接触により後退した位置でその進退移動がロックされるものであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂接合部品の接合方法。
3. 上記接触子は、受け治具から突出しつつ補強用樹脂部品における接合面の背面側に接触する方向に付勢されているものであることを特徴とする請求項２に記載の樹脂接合部品の接合方法。
4. 上記接触子はアクチュエータにより進退駆動されるものであって、補強用樹脂部品における接合面の背面側に対し非接触状態にある接触子を当該背面側に向けて突出させたときに、接触子が補強用樹脂部品における接合面の背面側に接触した時点でその進退移動がロックされるものであることを特徴とする請求項２に記載の樹脂接合部品の接合方法。
5. 成形後の補強用樹脂部品の弾性変形に基づく変形を矯正することなくこれを許容する許容変形量は、補強用樹脂部品単品での最大許容寸法誤差以内のものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂接合部品の接合方法。

Images