JP6459898B2 - クランプおよび接合方法 - Google Patents
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Description
上記クランプを用いた誘導加熱では、先ず、同クランプの口金の表面(詳しくは、被接合部材に接触する面[接触面]と反対側の面)の温度が高くなる。そして、この表面の熱が口金における上記接触面まで伝わるとともに同接触面から被接合部材に伝達されることにより、被接合部材が加熱される。このことから、クランプの口金の肉厚が厚いほど、誘導加熱に際して口金の表面で発生した熱が接触面に伝わるまでに要する時間が長くなり、その熱が被接合部材に伝達され難くなると云える。
口金において貫通口が形成された部分では、同口金と被接合部材とが接触しないために、口金から被接合部材への伝熱が殆どなされない。上記クランプによれば、口金に形成された貫通口を伝熱抑制部にしているため、この伝熱抑制部における口金から被接合部材への伝熱を、他の部分における口金から被接合部材への伝熱と比較して抑えることができる。
口金において縁が切り欠かれた部分では、同口金と被接合部材とが接触しないために、口金から被接合部材への伝熱が殆どなされない。上記クランプによれば、口金の縁が切り欠かれた部分を伝熱抑制部にしているため、この伝熱抑制部における口金から被接合部材への伝熱を、他の部分における口金から被接合部材への伝熱と比較して抑えることができる。
上記誘導加熱では、先ず、クランプの口金の表面(詳しくは、被接合部材に接触する面[接触面]と反対側の面)の温度が高くなる。そして、この表面の熱が口金における上記接触面まで伝わるとともに同接触面から被接合部材に伝達されることにより、被接合部材が加熱される。このことから、口金の肉厚が厚いほど、誘導加熱に際して口金の表面で発生した熱が接触面に伝わるまでに要する時間が長くなり、その熱が被接合部材に伝達され難くなると云える。
以下、クランプおよび接合方法の第1実施形態について説明する。
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の一部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)によって長方形の平板形状に形成されており、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)によって長方形の平板形状に形成されている。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を間に挟んだ状態のインナーフレーム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が冷えて固まることにより、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。
図4に示すように、クランプ30を用いた誘導加熱では、先ず、同クランプ30の口金31Aの表面35(詳しくは、アウターフレーム12に接触する面[接触面36]と反対側の面)の温度が高くなる。そして、この熱が口金31Aの内部を介して上記接触面36まで伝わるとともに同接触面36からアウターフレーム12に伝達されることにより、同アウターフレーム12が加熱される。このことから、口金31Aの上記挟み込む方向Sにおける肉厚が厚いほど、口金31Aの表面35と接触面36との距離(図4中にL1,L2で示す距離)が長くなるため、誘導加熱に際して口金31Aの表面35で発生した熱が接触面36に伝わるまでに要する時間が長くなり、その熱がアウターフレーム12に伝達され難くなると云える。
また、クランプ30を用いた誘導加熱に際して、アルミニウム合金からなるアウターフレーム12の温度はさほど上昇せず、炭素鋼からなる口金31Aの温度は大きく上昇するようになる。そのため、クランプ30の口金31Aの各部からアウターフレーム12に伝達される熱量を細かく設定することができれば、同アウターフレーム12の各部の温度を細かく設定することができるようになる。
(1)口金31Aの各部の肉厚を設定するといった容易な設定作業を通じて、誘導加熱によって各フレーム11,12を加熱して接合するときのアウターフレーム12の各部の温度を容易に定めることができる。
以下、クランプおよび接合方法の第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、以下では第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付して示し、その詳細な説明は割愛する。
ここでは先ず、本実施形態のアウターフレームの構造について説明する。
図6および図7に示すように、クランプ50の一対の口金51A,32Aのうちの一方(口金51A)は、平板形状の第1接触部52と、平板形状の第2接触部53と、それら第1接触部52および第2接触部53を接続する湾曲した形状のアーチ部54とを有している。これら第1接触部52、第2接触部53、およびアーチ部54は一体に形成されている。
以下、クランプ50を用いてインナーフレーム11とアウターフレーム40とを接合することによる作用効果について説明する。
図8に示すように、クランプ50の口金51Aにおいて貫通口55が形成された部分では、一対の口金51A,32Aによって各フレーム11,40を挟み込んだ状態(図8に示す状態)において、同口金51Aとアウターフレーム40とが接触しない。そのため、アウターフレーム40における上記貫通口55に対向する部分には、口金51Aからの伝熱が殆どなされない。したがって、アウターフレーム40における上記貫通口55に対向する部分を介した口金51Aからアウターフレーム40への伝熱は、アウターフレーム40における他の部分(具体的には、第1接触部52と接触する部分や第2接触部53に接触する部分)を介した口金51Aからアウターフレーム40への伝熱と比較して抑えられるようになる。これにより、第1部材43およびその周辺への伝熱が抑えられて、同第1部材43の温度上昇が抑えられるため、第1部材43が溶けるなどといった過熱による第1部材43の不要な変形を回避することができる。
(3)口金51Aに貫通口55やアーチ部54を設けるといった容易な作業を通じて、誘導加熱によってアウターフレーム40を加熱して接合するときの同アウターフレーム40の各部の温度を容易に定めることができる。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・第1実施形態において、口金31Aの各部の前記挟み込む方向Sにおける肉厚は、任意に変更することができる。例えば図10に示すように、一対の口金61A,32Aのうちの一方(口金61A)を、前記挟み込む方向Sにおける肉厚が前記突出方向Pにおける中央部分において最も薄い形状であり、且つ同中央部分から離れるに連れて厚くなる形状にしてもよい。また、図11に示すように、一対の口金71A,32Aのうちの一方(口金71A)を、前記挟み込む方向Sにおける肉厚が前記突出方向Pにおける中央部分を境に一方側(図7の右側)が薄くなるとともに他方側(図7の左側)が厚くなる形状にすることもできる。要は、実験結果などに基づいてホットメルト接着剤13の各部の温度を適切な温度にすることが可能になる口金の各部の肉厚を予め求め、その求めた結果をもとに口金の各部の肉厚を定めればよい。
・上記各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、上記各実施形態のクランプや接合方法は適用可能である。そして、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場合には、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。また、この場合には、インナーフレームの各部の温度が適切な温度になるように、インナーフレームに隣接する口金の各部の上記挟み込む方向Sにおける肉厚を設定したり、同口金に貫通口やアーム部、切り欠き部などを設けたりしてもよい。これにより、誘導加熱によってインナーフレームを加熱して接合するときの同インナーフレームの各部の温度を容易に定めることができる。
・車両のバックドアのフレームを構成するインナーフレームとアウターフレームとの接合に用いるクランプや接合方法に限らず、ホットメルト接着剤を間に挟んだ状態での2つの被接合部材の接合に用いるクランプや接合方法であれば、上記実施形態のクランプや接合方法は適用可能である。
Claims (10)
- 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み込んだ状態で前記2つの被接合部材が並ぶ方向において磁束線を貫通させる態様での誘導加熱を行うことによって前記被接合部材を加熱する際に、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る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は、その一部分が、他の部分と比較して前記被接合部材への伝熱を抑える形状の伝熱抑制部からなる
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、
前記伝熱抑制部は、前記被接合部材を挟み込む方向における前記口金の肉厚が部分的に厚い部分である
ことを特徴とするクランプ。 - 請求項1または2に記載のクランプにおいて、
前記伝熱抑制部は、前記口金において前記被接合部材を挟み込む方向に延びる貫通口である
ことを特徴とするクランプ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のクランプにおいて、
前記伝熱抑制部は、前記被接合部材を挟む面に沿う方向における前記口金の縁が切り欠かれた形状の部分である
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、
前記一対の口金によって前記2つの被接合部材を挟み込んだ状態で、前記2つの被接合部材および前記一対の口金が並ぶ方向において磁束線を貫通させる態様での誘導加熱を行う第3工程と、を含み、
前記クランプとして、前記口金の一部分が同口金の他の部分と比較して前記被接合部材への伝熱を抑える形状の伝熱抑制部からなるものを用いる、接合方法。 - 請求項5に記載の接合方法において、
前記クランプとして、前記被接合部材を挟み込む方向における前記口金の肉厚を部分的に厚くして前記伝熱抑制部にしたものを用いる
ことを特徴とする接合方法。 - 請求項5または6に記載の接合方法において、
前記クランプとして、前記口金において前記被接合部材を挟み込む方向に延びる貫通口が形成された部分を前記伝熱抑制部にしたものを用いる
ことを特徴とする接合方法。 - 請求項5〜7のいずれか1項に記載の接合方法において、
前記クランプとして、前記被接合部材を挟む面に沿う方向における前記口金の縁が切り欠かれた部分を前記伝熱抑制部にしたものを用いる
ことを特徴とする接合方法。 - 請求項5〜8のいずれか1項に記載の接合方法において、
前記クランプとして、前記一対の口金によって前記被接合部材を挟み込んだ状態において前記被接合部材から部分的に離間して延びる部分を前記伝熱抑制部にしたものを用いる
ことを特徴とする接合方法。 - 請求項5〜9のいずれか1項に記載の接合方法において、
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
ことを特徴とする接合方法。
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