(57)【要約】      （修正有）【課題】幅広の材料であっても、確実に接合することの可能な高周波加熱押圧接合装置及び方法を提供する。【解決手段】少なくとも二種類の被接合材を供給する材料供給手段５１，５２、被接合材を高周波加熱する高周波加熱手段５４、加熱された被接合材を押圧接合して接合材とする押圧接合手段５５、及び接合材を巻き取る接合材巻き取り手段５７を、内部を真空又は特定の調整雰囲気に維持可能な気密容器内に格納した高周波加熱押圧接合装置であって、押圧接合手段が、材料を押圧接合する押圧ローラ５５と、押圧ローラの外側に配置された押圧ローラの撓みを抑制する撓み抑制ローラ５５１を備える。【選択図】図５
2005081355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を真空又は特定の調整雰囲気に維持可能な気密容器と、
前記気密容器内に格納され、少なくとも二種類の被接合材を供給する被接合材供給手段と、
前記気密容器内に格納され、前記被接合材供給手段から供給される被接合材を高周波加熱する高周波加熱手段と、
前記気密容器内に格納され、前記高周波加熱手段により加熱された被接合材を押圧接合して接合材とする押圧接合手段と、
前記気密容器内に格納され、前記押圧接合手段により押圧接合された接合材を巻き取る接合材巻き取り手段を備えた高周波加熱押圧接合装置であって、
前記押圧接合手段が、
被接合材を押圧接合する押圧ローラと、該押圧ローラの外側に該押圧ローラの撓みを抑制する撓み抑制ローラと有する高周波加熱押圧接合装置。
【請求項２】
前記押圧接合手段が、
被接合材を押圧接合するクラウニング付押圧ローラである請求項１に記載の高周波加熱押圧接合装置。
【請求項３】
前記押圧接合手段が、
被接合材を押圧接合する押圧ローラと、
前記押圧ローラの撓み量を検出する撓み量検出手段と、
前記撓み量検出手段によって検出された撓み量に応じて前記押圧ローラの撓みを修正する撓み修正手段を備える請求項１に記載の高周波加熱押圧接合装置。
【請求項４】
内部を真空又は特定の調整雰囲気に維持可能な気密容器と、
前記気密容器内に格納され、被接合材を供給する材料供給手段と、
前記気密容器内に格納され、前記材料供給手段から供給される被接合材を高周波加熱する高周波加熱手段と、
前記気密容器内に格納され、前記高周波加熱手段により加熱された被接合材を押圧接合して接合材とする押圧ローラと、
前記気密容器内に格納され、前記押圧ローラにより押圧接合された接合材を巻き取る接合材巻き取り手段を備える高周波加熱押圧接合装置を使用する高周波加熱押圧接合方法であって、
被接合材の板幅を固定したときに、前記押圧ローラが被接合材を押圧したときの前記押圧ローラの撓み量が５／１００ミリメートル以下となるように被接合材の厚さを選択する高周波加熱押圧接合方法。
【請求項５】
内部を真空又は特定の調整雰囲気に維持可能な気密容器と、
前記気密容器内に格納され、被接合材を供給する被接合材供給手段と、
前記気密容器内に格納され、前記被接合材供給手段から供給される被接合材を高周波加熱する高周波加熱手段と、
前記気密容器内に格納され、前記高周波加熱手段により加熱された接合材を押圧接合して接合材とする押圧ローラと、
前記気密容器内に格納され、前記押圧ローラにより押圧接合された接合材を巻き取る接合材巻き取り手段を具備する高周波加熱押圧接合装置を使用する高周波加熱押圧接合方法であって、
被接合材の板幅を固定したときに、前記押圧ローラが被接合材を押圧したときの前記押圧ローラの撓み量が１／１００ミリメートル以下となるように被接合材の厚さを選択する高周波加熱押圧接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高周波加熱押圧接合装置に係り、特に、幅広の被接合材を確実に接合することのできる高周波加熱押圧接合装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる金属を接合した接合材は、近年広い分野で使用されている。例えば、アルミニウムとステンレス鋼を接合した接合材は、ＬＮＧタンカにおけるＬＮＧタンクの支持部材に使用されている。
【０００３】
接合材の生産方法としては、爆着法と押圧法とが知られているが、爆着法は、生産性が低いため、押圧法による生産が一般的である。
【０００４】
押圧法は、冷間押圧法と熱間押圧法とに大別され、熱間押圧法には、周辺組立溶接法及び真空パック法がある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
図１は、従来の高周波加熱押圧接合装置の断面図であって、押圧接合装置全体が真空容器１に格納されている。
【０００６】
第一の材料ローラ１１と第二の材料ローラ１２とは、真空容器１内の一端に上下に配置され、第一の材料ローラ１１と第二の材料ローラ１２とから引き出された第一の被接合材１１０と第二の被接合材１２０は、運搬ローラ１３によって搬送され、高周波加熱装置１４によって加熱される。
【０００７】
その後、押圧ローラ１５によって押圧することにより、第一の被接合材１１０と第二の被接合材１２０とが接合され、接合材は、搬送ローラ１６によって搬送され、巻き取りローラ１７により巻き取られる。
【０００８】
【特許文献１】特開平１−１３３６８９号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、異種金属材料を確実に接合するためには、幅方向に均一に押圧する必要があるため、被接合材の幅は、押圧ローラの直径の約６０％が限度といわれている。
【００１０】
従って、押圧ローラの直径が１６０ミリメートルであれば、接合可能な被接合材の最大幅は、１００ミリメートル程度となる。
【００１１】
図２は、幅広の被接合材を接合する際の課題の説明図であって、図２（ａ）は幅の狭い材料を押圧する場合を、図２（ｂ）は幅の広い材料を押圧する場合を示す。
【００１２】
即ち、幅の広い材料を接合する場合には、材料の両端を支点として、押圧ローラ１５は、中央が外側に撓む。
【００１３】
このため、押圧ローラ中央では、被接合材に働く面圧が弱まり、接合材の引張り強度が低下することとなる。
【００１４】
図３は、幅広接合材の引張り強度のグラフであって、横軸に板幅を、縦軸に引張り強度をとる。なお、破線は接合材の引張り強度の基準値である。
【００１５】
このグラフから判明するように、接合材の両端を除き、引張り強度は基準値以上であるものの、材料の中央部では、引張り強度はその外側より低下している。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、幅広の材料であっても、確実に接合することの可能な高周波加熱押圧接合装置及び方法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】
【００１７】
本発明に係る高周波加熱押圧接合装置は、内部を真空又は特定の調整雰囲気に維持可能な気密容器と、気密容器内に格納され被接合材を供給する材料供給手段と、気密容器内に格納され材料供給手段から供給される少なくとも二種類の材料を高周波加熱する高周波加熱手段と、気密容器内に格納され高周波加熱手段により加熱された第一及び第二の材料を押圧接合して接合材とする押圧接合手段と、気密容器内に格納され押圧接合手段により押圧接合された接合材を巻き取る接合材巻き取り手段を具備する高周波加熱押圧接合装置であって、
押圧接合手段が、
第一及び第二の材料を押圧接合する押圧ローラと、押圧ローラの外側に押圧ローラの撓みを抑制する撓み抑制ローラを有するもの、
第一及び第二の材料を押圧接合するクラウニング付押圧ローラであるもの、あるいは、
第一及び第二の材料を押圧接合する押圧ローラと、押圧ローラの撓み量を検出する撓み量検出手段と、撓み量検出手段によって検出された撓み量に応じて押圧ローラの撓みを修正する撓み修正手段を備えるものである。
【００１８】
本発明にあっては、撓み抑制ローラ、クラウニング、あるいは撓み修正手段により押圧ローラの撓みが抑制される。
【００１９】
本発明に係る高周波加熱押圧接合方法は、
被接合材の板幅を固定したときに、押圧ローラが被接合材を押圧したときの押圧ローラの撓み量が５／１００ミリメートル以下、望ましくは１／１００ミリメートル以下となるように被接合材の厚さが選択される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る高周波加熱押圧接合装置によれば、被接合材を押圧する際の押圧ローラの撓みを抑制することにより、厚い材料を確実に接合することが可能となる。
【００２１】
本発明に係る高周波加熱押圧接合方法によれば、押圧ローラの撓みが所定量以下となるように被接合材の厚さを制限することにより、確実に接合することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
周知の圧延理論によれば、ローラ荷重Ｗは、次の式（１）によって表される。
Ｗ＝ｐ・Ｂ（２・Ｒ・δ）１／２                                （１）
ここで、ｐは面圧、Ｂは被接合材幅、Ｒはローラ径、δは圧下量である。
【００２３】
また、圧下量δは、次の式（２）によって表される。
δ＝ｔ・ｋ                                                  （２）
ここで、ｔは被接合材の板厚、ｋは圧下率である。
【００２４】
さらに、ローラ撓み量σは、次の式（３）によって表される。
σ＝α・Ｗ                                                  （３）
ここで、αは比例定数である。
【００２５】
ところで、前述したように、被接合材の板幅をローラ径の６０％に固定した場合には、経験的にローラ撓み量σを５／１００ミリメートル以下、望ましくは１／１００ミリメートル以下に制限すれば、接合材は基準値以上の引張り強度を有することが判っている。
【００２６】
そこで、ローラ撓み量σを、
５／１００≧σ
とすると、前出の式（１）乃至（３）により、
５／１００≧α・ｐ・Ｂ（２・Ｒ・ｔ・ｋ）１／２
とすることができ、被接合材の板厚ｔは、
ｔ≦｛５／（１００・α・ｐ・Ｂ）｝２／（２・Ｒ・ｋ）          （４）
で表される。この被接合材の板厚ｔに関する不等式（４）から、従来の接合材の製造設備で接合可能な最大板厚を決定することができる。
【００２７】
図４は、不等式（４）により板厚を制限した接合材の引張り強さを示すグラフであって、図３の場合と比較すると、中央部の引張り強度の低下度合いが改善されていることが分かる。
【００２８】
しかしながら、厚い接合材を製造する必要もあり、押圧ローラの中央部の外側への撓みを積極的に防止することも必要となる。
【００２９】
図５は、第一の発明に係る高周波加熱押圧接合装置の断面図及び押圧ローラの正面図であって、高周波加熱押圧接合設備全体が真空容器５に格納されている。第一の材料ローラ５１と第二の材料ローラ５２とは、真空容器５内の一端に上下に配置され、第一の材料ローラ５１と第二の材料ローラ５２とから引き出された第一の材料５１０と第二の材料５２０は運搬ローラ５３によって搬送され、高周波加熱装置５４によって加熱される。
【００３０】
その後、押圧ローラ５５によって押圧することにより、第一の材料５１０と第二の材料５２０は接合される。ここで、押圧ローラ５５の上下には、撓み防止ローラ５５１が設置され、押圧ローラ５５が外側に撓むことを防止する。
【００３１】
接合材は、搬送ローラ５６により搬送され、巻き取りローラ５７により巻き取られる。
図６は、第二の発明に係る高周波加熱押圧接合装置で使用される押圧ローラの正面図であって、押圧ローラとして、いわゆるクラウニング型ローラ６５を使用する。
【００３２】
ここで、押圧ローラ６５のプロファイルは、押圧荷重と被接合材の長さから算出される押圧ローラの弾性変形線に基づいて決定される。
【００３３】
即ち、押圧ローラの中央の直径を両端の直径より大きくし、厚い材料を押圧するときに押圧ローラ中央が撓むことを防止している。
【００３４】
図７は、第三の発明に係る高周波加熱押圧接合装置で使用される押圧ローラの正面図であって、押圧ローラ５５の上下に複数の偏倚センサ付負荷制御装置７０を設置する。
【００３５】
即ち、偏倚センサで押圧ローラの撓みが検出されると、検出結果に応じて負荷制御装置を制御する。負荷制御装置７０は、押圧ローラの上下から押圧ローラに力を加え、押圧ローラの撓みを抑制する。
【００３６】
なお、負荷制御装置７０としては、流体又は気体シリンダを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来の高周波加熱押圧接合装置の断面図である。
【図２】課題の説明図である。
【図３】幅広接合材の引張り強度のグラフである。
【図４】板厚を制限した場合の接合材の引張り強度のグラフである。
【図５】第一の発明に係る高周波加熱押圧接合装置の断面図及び押圧ローラの正面図である。
【図６】第二の発明に係る高周波加熱押圧接合装置で使用される押圧ローラの正面図である。
【図７】第三の発明に係る高周波加熱押圧接合装置で使用される押圧ローラの正面図である。
【符号の説明】
【００３８】
５…真空容器
５１、５２…材料ローラ
５３…搬送ローラ
５４…高周波加熱器
５５…押圧ローラ
５５１…撓み抑制ローラ
５６…搬送ローラ
５７…巻き取りローラ
【図１】
2005081355.tif 000003
【図２】
2005081355.tif 000004
【図３】
2005081355.tif 000005
【図４】
2005081355.tif 000006
【図５】
2005081355.tif 000007
【図６】
2005081355.tif 000008
【図７】
2005081355.tif 000009