(57)【要約】【課題】溶接位置や接合物の形状に関わらず、簡易に炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材を接合する接合方法を得る。【解決手段】炭素繊維強化熱可塑性樹脂を主材料とする第１部材２０と第２部材２０とを重ね合わせた接合部２４に、導電性針２８を貫通させ、導電性針２８に通電し、第１部材２０と第２部材２２を加熱して溶着する、【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維強化熱可塑性樹脂を主材料とする第１部材と第２部材とを重ね合わせた接合部に、導電性針を貫通させ、
前記導電性針に通電し、前記第１部材と第２部材を加熱して溶着する、炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材の接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材を接合する方法として、抵抗発熱体の電気抵抗による発熱を利用して溶着させる抵抗溶着が知られている。例えば、特許文献１では、絶縁層を設けた抵抗発熱体を一対の接合物の間に配置し、当該抵抗発熱体に通電して接合を行っている。通電は、抵抗発熱体を一対の接合物の間からはみ出させ、当該はみ出し部分を端子として利用して行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０１６８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、前述のように、抵抗発熱体を一対の接合物の間からはみ出しさせ、このはみ出し部分を端子として利用して通電しているため、抵抗発熱体をはみ出させることが困難な位置や、接合物の形状が複雑になった場合などには、溶接が困難になる。特に、炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材の場合、射出成形等により形状の自由度が高く、任意の形状に対応可能であるので、接合対象部材の形状に関わらず接合できることの要請は高い。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、溶接位置や接合物の形状に関わらず、簡易に炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材を接合する接合方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材の接合方法は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂を主材料とする第１部材と第２部材とを重ね合わせた接合部に、導電性針を貫通させ、  前記導電性針に通電し、前記第１部材と第２部材を加熱して溶着するものである。
【０００７】
本発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材の接合方法では、接合対象となる第１部材と第２部材との接合部に導電性針を貫通させ、貫通させた導電性針に通電する。導電性針は、接合部を貫通できればよく、第１部材及び第２部材の位置や形状に関わらず、容易に打ち込むことができる。このようにして打ち込んだ導電性針に通電することにより、接合部の導電性針近傍が加熱され、溶融して接合される。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の本発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材の接合方法によれば、溶接位置や接合物の形状に関わらず、簡易に炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材を接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材の接合方法により接合される第１部材と第２部材の接合部を示す断面図であり、（Ｂ）は抵抗溶接機で１の導電性針に通電している状態を示す図である。
【図２】第１実施形態における導電性針の打ち込み態様の変形例を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は、第２実施形態で用いられる抵抗溶接機の概略図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の抵抗溶接機で溶接している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材の接合方法について図１〜図２を用いて説明する。
【００１１】
図１（Ａ）には、本実施形態に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材の接合方法で接合される第１部材２０と第２部材２２の一部が示されている。第１部材２０と第２部材２２は、板状とされ、炭素繊維強化熱可塑性樹脂（ＣＦＲＰ）で形成されている。本実施形態では、第１部材２０と第２部材２２が板状の場合を例に説明するが、接合対象となる部材は必ずしも板状である必要はない。
【００１２】
第１部材２０と第２部材２２とを接合する手順は、以下の通りである。
【００１３】
まず、第１部材２０と第２部材２２を重ね合わせ、両者が重なり合う接合部２４を形成する。そして、接合部２４内で両者を溶着させる位置に、予め導電性針２８を打ち込む。このとき、導電性針２８が第１部材２０と第２部材２２を貫通し、端部２８Ａ、２８Ｂは接合部２４の外表面に露出するように配置する。すなわち、端部２８Ａ、２８Ｂは、接合部２４の外表面と面一に配置するか、もしくは、接合部２４から突出するように配置する。端部２８Ａ、２８Ｂは、通電の際の端子として利用される。導電性針２８の長さは、第１部材２０と第２部材２２を合わせた厚み以上の長さに設定されている。
【００１４】
導電性針２８としては、導電性の部材が用いられるが、金属製が好ましく、例えば、鋼材、銅材、鉄材等を用いることができる。また、導電性針２８の打ち込み態様としては、図１（Ａ）に示すように、端部２８Ａ、２８Ｂも含めて直線状になるように配置してもよいし、端部２８Ａ、２８Ｂを板面に沿って折り曲げてもよい。端部２８Ａ、２８Ｂを板面に沿って折り曲げることにより、導電性針２８を確実に接合部２４の外表面から露出させることができる。また、図２に示すように、コ字状（Ｕ字状）の導電性針２８−Ｕを使用し、１本の導電性針で、接合部２４の２箇所を貫通するように打ち込んでもよい。導電性針をこのような形状にすることにより、より広範囲を効率よく加熱することができ、溶着範囲を広げることができる。
【００１５】
次に、抵抗溶接機１２の電極１４Ａ、１４Ｂを端部２８Ａ、２８Ｂへ接触させ、接合部２４を挟み込んで加圧する。そして、電極１４Ａ、１４Ｂの間に電圧を印加する。これにより、第１部材２０、第２部材２２の広範囲に電流が拡散することなく、安定して導電性針２８を介して電極１４Ａ、１４Ｂの間に電流が流れる。そして、導電性針２８の電気抵抗により、導電性針２８の周囲において第１部材２０及び第２部材２２が加熱され、溶融して互いに溶着される。なお、加熱の温度及び時間、加圧の大きさ及び時間は、第１部材２０及び第２部材２２の融点、厚み、必要な接合強度に応じて適宜設定される。
【００１６】
本実施形態では、第１部材２０と第２部材２２の接合部２４に導電性針２８を打ち込み、その両端を通電の際の端子として用いる。したがって、第１部材２０と第２部材２２の形状や溶接位置に関わらず、容易に接合部２４に通電を行うことができる。これにより、第１部材２０と第２部材２２とを簡単に溶着接合することができる。
【００１７】
また、本実施形態では、抵抗溶接機１２として、既存の鋼板スポット溶接用のものを用いることができる。したがって、特別な装置を必要とせず、既存の設備、生産ラインを用いて、容易に、第１部材２０と第２部材２２とを接合することができる。
【００１８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００１９】
図３（Ａ）には、本実施形態で用いる抵抗溶接機３０が示されている。抵抗溶接機３０の一方の電極３２Ａには、先端に導電性穿孔針３４が形成されている。導電性穿孔針３４は、先端が先細りの針形状とされている。他方の電極３２Ｂには、針受孔３６が形成されている。針受孔３６は、導電性穿孔針３４を嵌め込み可能な形状とされている。
【００２０】
第１部材２０と第２部材２２とを接合する手順は、以下の通りである。
【００２１】
まず、第１部材２０と第２部材２２を重ね合わせ、両者が重なり合う接合部２４を形成する。そして接合部２４内で両者を溶着させる位置を、抵抗溶接機３０の電極３２Ａ、電極３２Ｂで挟み込んで加圧し、導電性穿孔針３４を接合部２４に打ち込んで貫通させ、導電性穿孔針３４の先端を針受孔３６に挿入する（図３（Ｂ）参照）。この状態で、抵抗溶接機３０の電極３２Ａ、３２Ｂ間で電流を流す。すると、導電性穿孔針３４の周囲において第１部材２０及び第２部材２２が加熱され溶融する。所定時間経過後、導電性穿孔針３４を接合部２４から抜き出す。これにより、第１部材２０及び第２部材２２は、導電性穿孔針３４が打ち込まれていた部分及びその周囲が互いに溶着される。なお、第１実施形態と同様に、加熱の温度及び時間、加圧の大きさ及び時間は、第１部材２０及び第２部材２２の融点、厚み、必要な接合強度に応じて適宜設定される。
【００２２】
本実施形態では、第１部材２０と第２部材２２の接合部２４に、抵抗溶接機３０の電極３２Ａに形成された導電性穿孔針３４を打ち込んで、通電させる。したがって、第１部材２０と第２部材２２の形状や溶接位置に関わらず、容易に接合部２４に通電を行うことができる。これにより、第１部材２０と第２部材２２とを溶着により簡単に接合することができる。また、本実施形態では、予め導電性針を打ち込んでおく必要がないので、接合工程を簡易にすることができる。
【００２３】
なお、本発明に係る炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材の接合方法は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂部材を使用した自動車の組み立て、製造工程や、航空機の組み立て、製造工程等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００２４】
２０   第１部材
２２   第２部材
２４   接合部
２８   導電性針
３４   導電性穿孔針
【図１】
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【図２】
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【図３】
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