JP6447455B2 - クランプおよび接合方法 - Google Patents
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Description
クランプの口金を電流浸透深さの浅い材料で形成すると、口金の温度が高くなるために、クランプ全体の温度が高くなって不要な変形を招くなど、クランプの信頼性の低下を招くおそれがある。
図1に示すように、本実施形態では、インナーフレーム11とアウターフレーム12とが、ホットメルト接着剤13によって接着される。インナーフレーム11およびアウターフレーム12は、車両のバックドアのフレームを構成するものである。インナーフレーム11は樹脂材料(具体的には、ポリプロピレン)によって形成されており、アウターフレーム12は、金属材料(具体的には、アルミニウム合金)によって形成されている。また、ホットメルト接着剤13は、主成分として、熱可塑性プラスチックからなる。なお本実施形態では、インナーフレーム11およびアウターフレーム12が2つの被接合部材に相当する。
図2および図3に示すように、接合装置20は、ホットメルト接着剤13を間に挟んだ状態のインナーフレーム11とアウターフレーム12とを、同ホットメルト接着剤13に押し付けた状態で挟み込むクランプ30を有している。
<第1工程>
先ず、第1工程において、図1に示すように、インナーフレーム11とアウターフレーム12との間にシート状のホットメルト接着剤13が挟み込まれる。
その後の第2工程では、図2に示すように、ホットメルト接着剤13を間に挟んだインナーフレーム11とアウターフレーム12とがクランプ30の一対の口金31A,32Aに挟み込まれる。これにより、インナーフレーム11とアウターフレーム12とが、ホットメルト接着剤13に押し付けられた状態でクランプ30の一対の口金31A,32Aによって挟み込まれた状態になる。
その後の第3工程では、所定時間にわたり、高周波電源22から電磁コイル21に電力が供給される。電磁コイル21への電力供給時には、同電磁コイル21が発生する磁束により、炭素鋼からなる口金31A、アルミニウム合金からなるアウターフレーム12、およびステンレス鋼からなる口金32Aが発熱して加熱される。これにより、インナーフレーム11とアウターフレーム12とが、クランプ30の口金31A,32Aによって挟み込まれた状態で加熱されるようになる。そして、これらインナーフレーム11およびアウターフレーム12からの伝熱により、各フレーム11,12の間に挟まれたホットメルト接着剤13が加熱されて溶ける。その後において電磁コイル21への電力供給が停止されると、一旦溶けたホットメルト接着剤13が固まることにより、インナーフレーム11とアウターフレーム12とが接着(接合)されるようになる。
(1)前述したように誘導加熱では、被接合部材(インナーフレーム11およびアウターフレーム12)の形成材料が電流浸透深さの深い材料であるほど、同被接合部材の温度を上昇させ難い。本実施形態では、アウターフレーム12が、その形成材料として広く用いられている炭素鋼と比較して電流浸透深さの深いアルミニウム合金によって形成されている。また、インナーフレーム11が、誘導加熱では発熱することのないポリプロピレンによって形成されている。そのため、単にホットメルト接着剤13を間に挟んだ状態のインナーフレーム11とアウターフレーム12とに電磁コイル21が発生する磁束を貫通させても、インナーフレーム11やアウターフレーム12の温度を十分に上昇させることができない可能性がある。この場合、ホットメルト接着剤13を適正に加熱することができず、同ホットメルト接着剤13によるインナーフレーム11とアウターフレーム12との接合を適切に行えなくなってしまう。
(2)仮に、アウターフレーム12とインナーフレーム11との接合に際して、耐熱性の高いアルミニウム合金からなるアウターフレーム12に見合う高い温度まで同アウターフレーム12とインナーフレーム11とを加熱する。この場合には、アウターフレーム12の温度を十分に高くしてホットメルト接着剤13を適正に加熱することができるものの、耐熱性の低いポリプロピレンからなるインナーフレーム11が溶ける等して不要に変形するおそれがある。また仮に、ポリプロピレンからなるインナーフレーム11に見合う比較的低い温度まで同インナーフレーム11とアウターフレーム12とを加熱する。この場合には、インナーフレーム11の不要な変形が抑えられるものの、インナーフレーム11およびアウターフレーム12の温度を十分に高くすることができずに、ホットメルト接着剤13によるインナーフレーム11とアウターフレーム12との接合を適切に行えなくなる可能性がある。
・各レバー31,32の操作部31B,32Bの間にスプリング33を設けることに代えて、流体(空気やオイル)の圧力によって作動する流体圧シリンダや電動式のアクチュエータなどを設けてもよい。要は、任意のタイミングで、各レバー31,32の操作部31B,32Bを互いに近づけたり遠ざけたりすることができればよい。
・上記実施形態のクランプや接合方法は、インナーフレームとアウターフレームとが共に金属材料(例えばアルミニウム合金)からなるものにも適用することができる。また、インナーフレームおよびアウターフレームの一方、あるいは両方が炭素繊維を含む材料(例えば、炭素繊維強化プラスチック[CFRP])からなるものにも、上記実施形態のクランプや接合方法は適用可能である。こうした場合には、インナーフレームおよびアウターフレームが共に耐熱性の高いものになるため、クランプの一対の口金を、共に電流浸透深さの浅い材料(例えば、炭素鋼)によって形成してもよい。
・クランプの口金の形状は、長方形の平板形状に限らず、被接合部材の形状やホットメルト接着剤の形状に合わせた任意の形状にすることができる。
Claims (5)
- 2つの被接合部材を接合するべく、前記2つの被接合部材の間にホットメルト接着剤を挟んだ状態で誘導加熱によって前記ホットメルト接着剤を加熱する際に、前記2つの被接合部材を前記ホットメルト接着剤に押し付けた状態で挟み込むクランプであって、
前記2つの被接合部材を挟み込む部分である一対の口金の少なくとも一方が、前記被接合部材を挟み込んだ状態において隣接する同被接合部材の形成材料よりも、電流浸透深さの浅い材料からなる
ことを特徴とするクランプ。 - 請求項1に記載のクランプにおいて、
前記電流浸透深さの浅い材料からなる口金が隣接する部分を冷却する冷却部を備える
ことを特徴とするクランプ。 - ホットメルト接着剤によって2つの被接合部材を接合する接合方法であって、
前記2つの被接合部材の間に前記ホットメルト接着剤を挟む第1工程と、
前記2つの被接合部材を、前記ホットメルト接着剤に押し付けた状態でクランプの一対の口金によって挟み込む第2工程と、
前記2つの被接合部材を前記クランプによって挟み込んだ状態で誘導加熱によって加熱する第3工程と、を含み、
前記クランプとして、前記一対の口金の少なくとも一方が、前記2つの被接合部材を挟み込んだ状態で隣接する同被接合部材の形成材料よりも電流浸透深さの浅い材料からなるものを用いる、接合方法。 - 請求項3に記載の接合方法において、
前記2つの被接合部材として、一方が金属材料からなるものであって、他方が樹脂材料からなるものを用い、
前記クランプとして、前記2つの被接合部材を挟み込んだ状態で前記金属材料からなる被接合部材に隣接する口金が、前記2つの被接合部材を挟み込んだ状態で前記樹脂材料からなる被接合部材に隣接する口金よりも、電流浸透深さの浅い材料からなるものを用いる
ことを特徴とする接合方法。 - 請求項3または4に記載の接合方法において、
前記第3工程では、前記誘導加熱による前記被接合部材の加熱を、前記クランプにおける前記電流浸透深さの浅い材料からなる口金が隣接する部分を冷却しつつ行う
ことを特徴とする接合方法。
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