(57)【要約】【課題】金属板を加熱することなく補強部材を金属板に溶着可能に加熱することができるとともに、該補強部材を加熱する電熱手段の破損を防ぐことができる補強装置を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂からなる補強部材Ｐにより金属板Ｍを補強する補強装置１は、磁性体を含有し金属板Ｍに当接する当接部Ｐａと、当接面Ｐｃとは反対側の面に連設された補強部Ｐｂとを有する長尺状成形体からなり補強部材Ｐの当接面Ｐｃ側に設けられ、誘導加熱により当接部Ｐａを金属板Ｍに溶着可能に加熱する誘導加熱手段８と、補強部材Ｐの当接面Ｐｃとは反対側の面Ｐｄ側に設けられ、熱放射により補強部Ｐｂを外力に応じて変形可能に加熱する電熱手段９と、非磁性体からなり、当接部Ｐａと補強部Ｐｂとの境界Ｌよりも補強部Ｐｂ側であって境界Ｌと電熱手段９との間に設けられる磁力線遮断部材１０とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる補強部材により金属板を補強する補強装置であって、
磁性体を含有する第１の熱可塑性樹脂からなり当接面を介して該金属板に当接する当接部と、第２の熱可塑性樹脂からなり該当接面とは反対側の面に連設される補強部とを有する長尺状成形体からなり連続供給される該補強部材の該当接面側に該当接面から所定の間隔を存して設けられ、誘導加熱により該当接部を該金属板に溶着可能に加熱する誘導加熱手段と、
該補強部材の該当接面とは反対側の面側に該反対側の面から所定の間隔を存して設けられ、熱放射により該補強部を外力に応じて変形可能に加熱する電熱手段と、
非磁性体からなり、該当接部と該補強部との境界よりも該補強部側であって該境界と該電熱手段との間に設けられる磁力線遮断部材とを備えることを特徴とする補強装置。
【請求項２】
請求項１記載の補強装置において、
前記磁力線遮断部材は、前記補強部材を排出方向に案内する案内手段であることを特徴とする補強装置。
【請求項３】
請求項２記載の補強装置において、
前記案内手段は、前記補強部材の長手方向に沿って列設された複数の回転体を備え、該回転体は側面が該補強部材に対向して設けられていることを特徴とする補強装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補強装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のフェンダー、ルーフ等の自動車用外装部品は、一般に、鉄鋼等の金属板で形成されている。前記金属板は、燃費向上、生産コスト低減のために、肉薄に形成して軽量化することが検討されている。
【０００３】
しかし、前記金属板を肉薄にすると所要の剛性を得られないことがあるので、該金属板の片面に熱可塑性樹脂からなるリブ材を補強部材として設けた複合構造体とすることにより剛性を確保することが考えられる。
【０００４】
熱可塑性樹脂からなる補強部材により金属板を補強する補強装置としては、従来、予め加熱した金属板を搬送ロボットでリブ成形押圧機へ搬送し、該リブ成形押圧機において、溶融樹脂を吐出してリブ材に成形し、該リブ材を該金属板の表面に押圧ローラで押圧して前記複合構造体を形成する装置が知られている（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２０１１−１６２７５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、従来の補強装置は、溶融樹脂から成形した前記リブ材を前記押圧ローラで前記金属板に押圧して前記複合構造体を形成するために、該リブ材の形状によっては該リブ材の成形機構が複雑になるとともに、該リブ材を冷却して固化する必要があり該複合体の形成速度が低くなるという問題がある。また、従来の補強装置は、加熱された前記金属板の温度が前記搬送ロボットによる搬送中に低下し、前記リブ材の溶着不良が発生することがあるという問題がある。
【０００７】
そこで、図３に示すように、熱可塑性樹脂製長尺状成形体からなる補強部材Ｐを連続供給しながら、肉薄の金属板Ｍの表面に押圧ローラ２１で押圧して溶着する補強装置が考えられる。このとき、金属板Ｍは、第１のホットエア噴射機２２で加熱されている。補強部材Ｐは、全体が電熱ヒータ管２３で加熱されるとともに、金属板Ｍに当接する当接部が第２のホットエア噴射機２４で金属板Ｍに溶着可能に加熱されている。補強部材Ｐは、全体が加熱されていることから、溶着の際に生じる変形に追従することができる。そして、前記溶着の後に、冷却エア噴射機２５で金属板Ｍ及び補強部材Ｐを冷却することにより、金属板Ｍの片面に補強部材Ｐを設けた複合構造体を形成する。補強部材Ｐは、長尺状成形体であるので、必要に応じてカッタ２６で所定の長さに切断される。
【０００８】
しかし、図３に示す補強装置によれば、肉薄の金属板Ｍは第１のホットエア噴射機２２による加熱で変形し易いために、得られる複合構造体の外観を損ねることがあるという問題がある。
【０００９】
そこで、前記金属板を全く加熱することなく前記補強部材を該金属体に溶着することができる補強装置が望まれる。このような補強装置として、磁性体を含有する第１の熱可塑性樹脂からなり当接面を介して該金属板に当接する当接部と、該当接面とは反対側の面に連設され第２の熱可塑性樹脂からなる補強部とを有する長尺状成形体を補強部材に用いるものが考えられる。前記補強装置は、連続供給される前記補強部材の当接面側に該当接面から所定の間隔を存して設けられた誘導加熱手段と、該補強部材の該当接面とは反対側の面側に該反対側の面から所定の間隔を存して設けられた電熱手段とを備える。
【００１０】
前記補強装置は、まず、前記誘導加熱手段に通電して作動させると、前記当接部に含有されている磁性体が誘導加熱により発熱し、これにより該当接部が前記金属板に溶着可能に加熱される。また、前記電熱手段に通電して作動させると、熱放射により前記補強部が外力に応じて変形可能に加熱される。次に、前記当接部及び前記補強部がそれぞれ加熱された前記補強部材の該当接部を前記金属板に圧着することにより、該当接部を該金属板の片面に溶着することができ、該補強部材と該金属板とを一体化して該金属板を補強することができる。このとき、前記補強部は外力に応じて変形可能に加熱されているので、前記溶着の際に生じる変形に追従することができる。
【００１１】
しかしながら、前記補強装置では、前記誘導加熱手段における誘導加熱により生じる磁力線の影響により前記電熱手段が破損することがあるという不都合がある。
【００１２】
そこで、本発明は、金属板を加熱することなく補強部材を該金属板に溶着可能に加熱することができるとともに、該補強部材を加熱する電熱手段の破損を防ぐことができる補強装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明は、熱可塑性樹脂からなる補強部材により金属板を補強する補強装置であって、磁性体を含有する第１の熱可塑性樹脂からなり当接面を介して該金属板に当接する当接部と、第２の熱可塑性樹脂からなり該当接面とは反対側の面に連設される補強部とを有する長尺状成形体からなり連続供給される該補強部材の該当接面側に該当接面から所定の間隔を存して設けられ、誘導加熱により該当接部を該金属板に溶着可能に加熱する誘導加熱手段と、該補強部材の該当接面とは反対側の面側に該反対側の面から所定の間隔を存して設けられ、熱放射により該補強部を外力に応じて変形可能に加熱する電熱手段と、非磁性体からなり、該当接部と該補強部との境界よりも該補強部側であって該境界と該電熱手段との間に設けられる磁力線遮断部材とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の補強装置は、まず、前記誘導加熱手段を作動させると、前記当接部に含有されている磁性体が誘導加熱により発熱し、これにより該当接部が前記金属板に溶着可能に加熱される。また、前記電熱手段を作動させると、熱放射により前記補強部が外力に応じて変形可能に加熱される。
【００１５】
次に、前記当接部及び前記補強部がそれぞれ加熱された前記補強部材の該当接部を前記金属板に圧着することにより、該当接部を該金属板の片面に溶着することができ、該補強部材と該金属板とを一体化して該金属板を補強することができる。このとき、前記補強部は外力に応じて変形可能に加熱されているので、前記溶着の際に生じる変形に追従することができる。
【００１６】
本発明の補強装置では、前記誘導加熱手段が前記補強部材の当接部を前記金属板に溶着可能に加熱することにより該補強部材を該金属板に溶着することができるので、該金属板を加熱する必要がない。したがって、本発明の補強装置によれば、前記金属板は全く加熱されることがないので、該金属板の変形を防止することができる。
【００１７】
また、本発明の補強装置では、磁力線遮断部材は、前記当接部と前記補強部との境界よりも該補強部側であって該境界と前記電熱手段との間に設けられている。本発明の補強装置によれば、非磁性体からなる前記磁力線遮断部材が前記の位置に設けられているので、前記誘導加熱手段における誘導加熱により生じた磁力線を前記電熱手段の手前で遮断することができ、該磁力線によって該電熱手段が破損することを防ぐことができる。このとき、前記磁力線遮断部材は前記補強部材の前記当接部と前記補強部との境界よりも該補強部側に設けられているので、前記当接部に到達する磁力線を遮断することはなく、該当接部を確実に加熱することができる。
【００１８】
ところで、本発明の補強装置において、前記補強部材は長尺状成形体からなり連続供給されるので、排出方向と交差する方向に蛇行して円滑に排出することができないことがある。
【００１９】
そこで、本発明の補強装置において、前記磁力線遮断部材は、前記補強部材を排出方向に案内する案内手段であることが好ましい。前記案内手段は、連続供給される前記補強部材が蛇行しても該補強部材の側面に接触して前記補強部材を排出方向に案内するので、該補強部材を円滑に排出することができる。
【００２０】
また、前記案内手段は、前記補強部材の長手方向に沿って列設された複数の回転体を備え、該回転体は側面が該補強部材に対向して設けられていることが好ましい。前記案内手段の前記複数の回転体は、その側面が連続供給される前記補強部材に接触したとき、該補強部材の排出の動きに追従して排出方向に回転することにより、該補強部材をより円滑に排出することができるとともに、該補強部材を傷付けることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の補強装置の構成を示す側面図。
【図２】図１のII−II線における加熱器４の断面図。
【図３】その他の補強装置の構成を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に示す本実施形態の補強装置１は、自動車用外装部品に用いられる例えば厚さ０．５〜０．７ｍｍの鉄鋼製の金属板Ｍを、その片面に熱可塑性樹脂からなる補強部材Ｐを溶着することにより補強する装置である。
【００２３】
補強装置１は、ボビンＢに巻回された長尺状成形体の補強部材Ｐを中継ローラＲを介して引き出し、補強部材Ｐを、その始端側から末端側に向かって順に、ジグＪに載置された金属板Ｍの片面に溶着することにより金属板Ｍを補強する。補強装置１は、筐体２内に収容されていて、図示しないロボットにより金属板Ｍの上方において任意の位置に移動可能である。筐体２には、補強部材Ｐを内部に供給する供給口２ａと、補強部材Ｐが排出される排出口２ｂとが設けられている。
【００２４】
補強装置１は、供給口２ａに近い側から遠い側へ順に、ボビンＢに巻回された補強部材Ｐを引き出して筐体２内に連続供給する１対の送りローラ３と、補強部材Ｐを加熱する加熱器４と、補強部材Ｐを所定の位置で切断するカッタ５と、筐体２の底部に設けられ、排出口２ｂから排出された補強部材Ｐを金属板Ｍに押圧する押圧ローラ６とを備える。また、補強装置１は、加熱器４の下方の筐体２の底部に設けられ、金属板Ｍの表面を脱脂洗浄する大気プラズマ洗浄機７を備える。
【００２５】
補強部材Ｐは、図２に示すように、金属板Ｍに当接する当接部Ｐａと該当接部Ｐａに連設された補強部Ｐｂとの二層構造の長尺状成形体からなり、該当接部Ｐａが当接面Ｐｃを介して金属板Ｍに当接して溶着される。当接部Ｐａは、例えばスチレン系エラストマー等の熱可塑性樹脂からなり、磁性体Ｆが分散されている。磁性体Ｆは、例えばフェライト系ＳＵＳ、鉄鋼、軟鉄、鋼鉄、ニッケル等からなり、直径８０〜１５０μｍ、長さ１〜３ｍｍの繊維状であり、当接部Ｐａ全体に対して３０〜６０質量％含有されている。一方、補強部Ｐｂは、例えばナイロン６等の熱可塑性樹脂からなり、補強部Ｐｂ全体に対してグラスファイバーを２０質量％含有する。
【００２６】
補強部材Ｐは、例えば、次のようにして得ることができる。まず、ペレット状のスチレン系エラストマーと繊維状の磁性体Ｆとを混合した混合物を溶融して棒状に押出成形する。次に、得られた押出成形体を裁断して得られた第１のペレットと、グラスファイバー含有ナイロン６からなる第２のペレットとをそれぞれ溶融する。次に、上下に重ねて設けられた２つのダイの一方から第１のペレットを溶融した第１の溶融樹脂を板状に押出成形するとともに、第１の溶融樹脂の押出成形体の上に、他方のダイから第２のペレットを溶融した第２の溶融樹脂を板状に押出成形する。この結果、スチレン系エラストマー及び磁性体Ｆの混合物からなる板状の押出成形体の上に、グラスファイバー含有ナイロン６からなる板状の押出成形体が積層され、その後冷却して固化することにより、当接部Ｐａと補強部Ｐｂとの二層構造の長尺状成形体からなる補強部材Ｐを得ることができる。
【００２７】
加熱器４は、補強部材Ｐの当接面Ｐｃから所定の間隔を存して設けられた誘導加熱用コイル８と、当接面Ｐｃとは反対側の面Ｐｄ側に該面Ｐｄから所定の間隔を存して設けられた電熱手段としての遠赤外線ヒータ９と、例えば銅等の非磁性体からなり、補強部材Ｐの両側に設けられた磁力線遮断部材１０とを備え、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の耐熱樹脂からなるカバー１１で覆われている。
【００２８】
誘導加熱用コイル８は、通電されると、誘導加熱により補強部材Ｐの当接部Ｐａに含有されている磁性体Ｆを発熱させ、これにより当接部Ｐａを金属板Ｍに溶着可能に加熱する。例えば、当接部Ｐａとして磁性体Ｆが分散されたスチレン系エラストマーを用いる場合には、誘導加熱用コイル８は、当接部Ｐａを１６０〜２４０℃の範囲の温度に加熱することにより、当接部Ｐａを金属板Ｍに溶着可能にすることができる。
【００２９】
遠赤外線ヒータ９は、通電されると、熱放射により補強部材Ｐの補強部Ｐｂを外力に応じて変形可能に加熱する。例えば、補強部Ｐｂとしてグラスファイバー含有ナイロン６を用いる場合には、遠赤外線ヒータ９は、補強部Ｐｂを１２０〜２００℃の範囲の温度に加熱することにより、補強部Ｐｂを外力に応じて変形可能にすることができる。
【００３０】
磁力線遮断部材１０は、当接部Ｐａと補強部Ｐｂとの境界Ｌよりも補強部Ｐｂ側であって該境界Ｌと遠赤外線ヒータ９との間に設けられている。磁力線遮断部材１０は、補強部材Ｐの長手方向すなわち排出方向に沿って列設された複数の円盤状の回転体からなり、該回転体は側面が補強部材Ｐに対向して設けられ、補強部材Ｐを排出方向に案内する案内手段を兼ねている。磁力線遮断部材１０は、前記複数の回転体の両底面がＰＥＥＫ等の耐熱樹脂からなる仕切り板１２で支持されるとともに覆われている。
【００３１】
次に、補強装置１による金属板Ｍの補強方法を説明する。まず、ボビンＢに巻回された長尺状成形体の補強部材Ｐを中継ローラＲを介して送りローラ３で引き出し、加熱器４の内方へ連続供給する。このとき、補強部材Ｐは、当接部Ｐａが金属板Ｍに対向するように供給される。
【００３２】
次に、加熱器４において、誘導加熱用コイル８に通電して作動させ、誘導加熱により補強部材Ｐの当接部Ｐａに含有されている磁性体Ｆを発熱させて当接部Ｐａを１６０〜２４０℃の範囲の温度に加熱すると、当接部Ｐａが金属板Ｍに溶着可能な状態になる。また、遠赤外線ヒータ９に通電して作動させ、熱放射により補強部Ｐｂを１２０〜２００℃の範囲の温度に加熱すると、補強部Ｐｂが外力に応じて変形可能な状態になる。
【００３３】
このとき、磁力線遮断部材１０は、当接部Ｐａと補強部Ｐｂとの境界Ｌよりも補強部Ｐｂ側であって境界Ｌと遠赤外線ヒータ９との間で補強部材Ｐの両側に設けられている。銅等の非磁性体からなる磁力線遮断部材１０が前記の位置に設けられていることにより、誘導加熱用コイル８における誘導加熱により生じた磁力線を遠赤外線ヒータ９の手前で遮断することができ、該磁力線によって遠赤外線ヒータ９が破損することを防ぐことができる。また、磁力線遮断部材１０は補強部材Ｐの当接部Ｐａと補強部Ｐｂとの境界Ｌよりも補強部Ｐｂ側に設けられているので、当接部Ｐａに到達する磁力線を遮断することはなく、当接部Ｐａを確実に加熱することができる。さらに、ＰＥＥＫ等の耐熱樹脂からなる仕切り板１２は優れた断熱性を備えることから、前記誘導加熱によって加熱された当接部Ｐａの熱が周囲を介して補強部Ｐｂに伝導し該補強部Ｐｂが過剰に加熱されることを防ぐことができる。
【００３４】
そして、加熱器４で加熱された補強部材Ｐを排出して、大気プラズマ洗浄機７によって脱脂洗浄された金属板Ｍと押圧ローラ６との間に供給する。補強部材Ｐを排出する際、磁力線遮断部材１０が補強部材Ｐを排出方向に案内する案内手段を兼ねていることにより、補強部材Ｐが横方向に蛇行しても補強部材Ｐの側面に接触して補強部材Ｐを排出方向に案内するので、補強部材Ｐを円滑に排出することができる。また、磁力線遮断部材１０は、補強部材Ｐの排出方向に沿って列設された複数の円盤状の回転体からなり、該回転体は側面が補強部材Ｐに対向して設けられている。このため、磁力線遮断部材１０は、前記回転体の側面が連続供給される補強部材Ｐに接触したとき、補強部材Ｐの排出の動きに追従して排出方向に回転することにより、補強部材Ｐを傷付けることを防ぐことができる。
【００３５】
また、補強部材Ｐを金属板Ｍと押圧ローラ６との間に供給する際、金属板Ｍと押圧ローラ６との間に送り込まれる角度を小さくすることにより、補強部材Ｐにおいて前記角度の曲げによって生じる応力を低減することができる。このとき、補強部材Ｐは補強部Ｐｂが外力に応じて変形可能に加熱されているので、前記曲げに伴う変形に追従することができる。
【００３６】
次に、当接部Ｐａ及び補強部Ｐｂが加熱された補強部材Ｐを押圧ローラ６，６で金属板Ｍの表面に押圧する。このとき、当接部Ｐａは前記誘導加熱によって金属板Ｍに溶着可能に加熱されているので、金属板Ｍを加熱することなく当接部Ｐａを金属板Ｍの片面に溶着することができ、補強部材Ｐと金属板Ｍとを一体化して金属板Ｍを補強することができる。また、補強部材Ｐは補強部Ｐｂが外力に応じて変形可能に加熱されているので、前記溶着の際に生じる変形に追従することができる。
【００３７】
そして、金属板Ｍに溶着された補強部材Ｐの長さが金属板Ｍの補強すべき所定の長さに近づいたとき、カッタ５で補強部材Ｐを切断することにより補強部材Ｐの供給が停止する。また、切断された補強部材Ｐを押圧ローラ６で押圧して補強部材Ｐの末端まで金属板Ｍに溶着することにより、金属板Ｍを所定の長さの補強部材Ｐにより補強することができる。
【００３８】
補強装置１は、図示しないロボットを介して長尺状成形体の補強部材Ｐの始端側から末端側に向かって移動するとともに金属板Ｍの幅方向に移動しながら、上記の動作を繰り返し行う。
【００３９】
本実施形態の補強装置１によれば、前記誘導加熱によって補強部材Ｐは加熱されるものの金属板Ｍは全く加熱されないので、金属板Ｍの変形を防止することができる。また、金属板Ｍを加熱する必要がないので、金属板Ｍの補強に要するエネルギーを低減することができる。
【００４０】
本実施形態の補強装置１では、磁力線遮断部材１０は、補強部材Ｐの長手方向に沿って列設された複数の円盤状の回転体からなるとしているが、補強部材Ｐの長手方向に沿って配設された板状部材であってもよい。また、磁力線遮断部材１０は、前記板状部材の補強部材Ｐに対向する面に、複数の円盤状の回転体をその側面を補強部材Ｐに対向させて備えるものであってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…補強装置、  ８…誘導加熱手段、  ９…電熱手段、  １０…磁力線遮断部材、案内手段  Ｆ…磁性体、  Ｍ…金属板、Ｐ…補強部材、  Ｐａ…当接部、  Ｐｂ…補強部、  Ｐｃ…補強部材の当接面、  Ｐｄ…補強部材の当接面とは反対側の面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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