(57)【要約】【課題】複雑な構成を有する補強部材を用いる場合であっても、簡易な機構で成形速度が低下することなく補強部材を形成できる方法及び装置を提供する。【解決手段】予め生成された熱可塑性樹脂からなる補強部材である溶着樹脂材料１を連続供給し、溶着樹脂材料１を任意の長さに切断後、加熱し、金属パネル５に圧着する。金属パネル５が磁性を有する金属パネル５の場合、誘導加熱手段１６を用いることによって、金属パネル５のみを効率良く加熱して、これに溶着樹脂材料１を溶着することができる。【選択図】図１
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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板材を補強する補強方法であって、
前記補強部材を連続供給する工程と、
前記補強部材を任意の長さに切断する工程と、
前記任意の長さに切断された補強部材を加熱する工程と、
前記加熱された補強部材を前記板材に圧着する工程と
を含むことを特徴とする補強方法。
【請求項２】
請求項１記載の補強方法において、
前記板材に前記補強部材を圧着する前に前記板材を昇温させる工程を含むことを特徴とする補強方法。
【請求項３】
請求項２記載の補強方法において、
前記板材は金属材料からなり、前記板材を昇温させる工程では、誘導加熱により前記板材を昇温させることを特徴とする補強方法。
【請求項４】
請求項３記載の補強方法において、
前記誘導加熱により昇温させる工程では、前記補強部材に電気的絶縁材料で構成された位置決め具を接触させながら前記板材を誘導加熱することを特徴とする補強方法。
【請求項５】
熱可塑性樹脂からなる補強部材により板材を補強する補強装置であって、
前記補強部材を連続供給する材料供給手段と、
前記補強部材を任意の長さに切断する切断手段と、
前記任意の長さに切断された補強部材を加熱する加熱手段と、
前記加熱された補強部材を前記板材に圧着する圧着手段と
を備えたことを特徴とする補強装置。
【請求項６】
請求項５記載の補強装置において、
前記板材に前記補強部材を圧着する前に前記板材を昇温させる昇温手段を備えたことを特徴とする補強装置。
【請求項７】
請求項６記載の補強装置において、
前記板材は金属材料からなり、前記昇温手段は前記板材を誘導加熱により昇温させる誘導加熱手段であることを特徴とする補強装置。
【請求項８】
請求項７記載の補強装置であって、
前記誘導加熱手段は電気的絶縁材料で構成された位置決め具を有す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、熱可塑性樹脂からなる補強部材を用いた補強方法及び補強装置に関する。詳しくは、金属パネルのような板材を熱可塑性樹脂で補強するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のフェンダーやルーフ等の自動車用外装部品は、剛性を確保するため、鉄鋼等の金属パネルで形成されている。金属パネルは、自動車の燃費の向上や生産コスト低減のため、軽量化が要請されており、薄板状に形成される。しかしながら、薄板状に形成された金属パネルは剛性が低くなるので、裏面に樹脂製のリブを積層した積層構造体として形成することによって剛性を確保することが知られている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示された積層構造体の製造装置は、加熱された板材に樹脂吐出部から樹脂を吐出し、成型ローラにて板材の表面に押しつけてリブを形成するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の装置はリブを形成する際に樹脂を成形しているので、樹脂材料の形状が複雑になると装置の構成も複雑化する。その結果、成形速度が遅くなるという問題点がある。また、この装置は、加熱された板材を搬送ロボットによってリブ形成工程まで搬送するので、その搬送中に板材の温度が低下し、樹脂の溶着不良が起こる可能性もある。
【０００６】
本発明は、複雑な構成を有する補強部材を用いる場合であっても、簡易な機構で成形速度が低下することなく補強部材を形成できる方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の補強方法は、熱可塑性樹脂からなる補強部材により板材を補強する補強方法であって、前記補強部材を連続供給する工程と、前記補強部材を任意の長さに切断する工程と、前記任意の長さに切断された補強部材を加熱する工程と、前記加熱された補強部材を前記板材に圧着する工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の補強装置は、熱可塑性樹脂からなる補強部材により板材を補強する補強装置であって、前記補強部材を連続供給する材料供給手段と、前記補強部材を任意の長さに切断する切断手段と、前記任意の長さに切断された補強部材を加熱する加熱手段と、前記加熱された補強部材を前記板材に圧着する圧着手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の方法及び装置によれば、複雑な構成を有する補強部材を用いる場合においても、予め生成された熱可塑性樹脂を用いて、かつ補強部材の形状を損ねることなく剛性を保ったまま任意の長さに切断するので、簡易な機構で成型速度を落とすことなく補強部材を形成できる。
【００１０】
また、本発明では、補強部材として複雑な形状の樹脂材料を用いる場合でも、予め樹脂材料が成形されるので、樹脂を成形するための時間を要さず、補強方法にかかる時間を短縮することができる。また、補強装置自体も、樹脂を成形するための機構を必要としないので、簡易な機構とすることができる。
【００１１】
本発明において、前記板材に対し前記補強部材を圧着する前に前記板材を昇温させることが好ましい。これにより、補強部材と板材との接合力を増すことができる。
【００１２】
また、前記板材が金属材料からなる場合、前記板材を昇温させる工程では、誘導加熱により前記板材を昇温させることが好ましい。これにより、磁性体である金属材料の板材のみを加熱することができ、熱可塑性樹脂からなる補強部材と金属材料からなる板材との接合力が増大する。
【００１３】
上記誘導加熱により前記板材を昇温させる工程では、前記補強部材に電気的絶縁材料で構成された位置決め具を接触させながら前記板材を誘導加熱することが好ましい。この場合、補強部材を位置決めすると共に金属材料の板材を直接加熱できるので、金属部材と補強部材の溶着効率が向上する。また、金属部材と誘導加熱装置の距離を一定に保つことができるので、金属材料の板材を安定的に昇温させ、これに補強部材を強固に溶着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の補強装置を示す図。
【図２】本発明の溶着樹脂材料の一形態を示す模式図。
【図３】温風加熱ガイドを示す図。
【図４】Ｌガイド付き圧着ローラを示す図。
【図５】本発明の実施形態２に係る補強装置を示す図。
【図６】誘導加熱装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施形態の補強方法を実施する装置を示している。
【００１６】
補強部材として用いられる溶着樹脂材料１は、長尺状の樹脂部材をボビン２に予め巻回された状態で用意される。
【００１７】
溶着樹脂材料１としては、例えば、図２に示すように、熱可塑性樹脂と強化剤とを混合してなる強化樹脂からなる強度層１ａに、これより柔軟性が高い熱可塑性樹脂からなる柔軟層１ｂが食い込むように形成された複合部材が用いられる。この場合、強度層１ａと柔軟層１ｂとの接触面積が増加するため剥離し難い。また、溶着樹脂材料１は、強度層１ａ、柔軟層１ｂとも熱可塑性樹脂を用いており、熱硬化性樹脂を用いていないので、成型上の取り扱いも容易である。
【００１８】
溶着樹脂材料１は、溶着ツール３内の送りローラ４により連続供給される。溶着ツール３は、図示していないロボットに接続されており、溶着樹脂材料１で補強される板材としての金属パネル５上に移動させることが可能となっている。すなわち、溶着ツール３自体を可動とすることにより、金属パネル５上の任意の場所を溶着樹脂材料１によって補強することができる構成となっている。
【００１９】
また、金属パネル５は、固定ジグ６によって固定される。この固定ジグ６を移動可能にすることによって、固定ジグ６に固定された金属パネル５を移動させ、溶着ツール３と溶着樹脂材料１との位置関係を調整することもできる。
【００２０】
溶着樹脂材料１は、溶着ツール３に挿入される前に、連続供給しながら予備加熱を行ってもよい。予備加熱は、例えば、伝熱ヒータ管７内の雰囲気温度を一定に昇温させ、伝熱ヒータ管７の管壁に接触させないようにしながら、ローラで管の中心を溶着樹脂材料１を通し加熱する。
【００２１】
溶着ツール３内に移送された溶着樹脂材料１は、切断手段８により、任意の長さに切断された後、温風加熱ガイド９中に挿入され、最終加熱される。最終加熱は、電熱ヒータ管等の管壁にこすれると材料の表面が削れてしまうため、ホットエアーを発生させる装置１０により加熱するのがよい。
【００２２】
図３に示すように、温風加熱ガイド９は、例えば４本の支持部材３１により支持した２枚の側壁３２を備え、外部からの温風を導入するための温風導入口を形成するような構成とする。支持部材３１によって支持された溶着樹脂材料１が温風加熱ガイド９内を移送されながら、温風によって加熱されるような構成とすることによって、溶着樹脂材料１の表面との接触面積を減らすことができる。
【００２３】
そして、図３に矢印で示すように、温風加熱ガイドの上部に設けられたホットエアー発生装置より生じた温風により最終加熱される。最終加熱は、形状追従性を向上させるため、短時間で急激に昇温させるようにすることが望ましい。
【００２４】
一方、被補強部材である金属パネル５は、樹脂が溶着される部分を大気圧プラズマ発生装置１１によって生成された大気圧プラズマで脱脂洗浄する。脱脂洗浄によって、溶着樹脂材料１が確実に密着することから、接着する箇所としない箇所ができることを抑制し、接着力を増強させ、安定した接着を行うことができる。
【００２５】
さらに、金属パネル５は、被補強部材加熱手段１２によって昇温される。当該工程によって、補強部材と板材との接合力を増すことができる。被補強部材加熱手段１２としては、例えば、ホットエアー発生装置を用いることができる。
【００２６】
最終加熱された溶着樹脂材料１は、Ｌガイド付き圧着ローラ１３によって、加熱された金属パネル５に押し付けられ、さらに、別のＬガイド付き圧着ローラ１４で押し付けられることにより、冷却して固められる。図４に示すように、ガイド付き圧着ローラを用いることによって、樹脂が幅方向にずれるのを補正しながら、押し付けることができる。
【００２７】
また、ガイド４１によって固定されることにより、溶着樹脂材料１の強度層１ａと柔軟層１ｂの接触面に生じる張力を減じることができるため、金属面との安定した溶着を得ることができる。
【００２８】
溶着樹脂材料１は、Ｌガイド圧着ローラ１４で固定しながら、冷却エア発生装置１５によって、冷却エアを送風し、冷却することによって金属パネル５に完全に溶着される。
【００２９】
図５は、本発明の第２実施形態の方法を実施する補強装置を示す。
【００３０】
補強部材である溶着樹脂材料１の加熱方法については、第１の実施形態と同様である。被補強部材の金属パネル５が鉄板のような磁性体である場合には、被補強部材加熱手段として、誘導加熱装置１６を用い、誘導加熱することができる。
【００３１】
図６は、誘導加熱装置１６とこれを用いた際の溶着の様子を示している。誘導加熱装置１６の圧着カバー６１内にコイル６２を設け、電流を流す。圧着カバー６１をセラミック、樹脂等の絶縁体とすることによって、溶着樹脂材料１を溶着する金属パネル５の表面のみを電磁誘導により加熱しながら、圧力制御を行うことによって、位置決めしながら溶着樹脂材料１を金属パネル５に溶着する。
【００３２】
圧着カバー６１を溶着樹脂材料１に押圧しながら加熱、圧着することで、圧着カバー６１内のコイル６２と金属パネル５との相対距離を、複雑な位置決め機構、または高度な制御機構を用いることなく一定に維持できる。そのため、金属パネル５を均一に昇温させ、溶着樹脂材料１との溶着不良を抑制できる。
【００３３】
本実施形態の誘導加熱装置１６は、溶着樹脂材料１をガイドしながら、加熱、圧着を同時に行うことができるように構成されている。したがって、誘導加熱することにより、磁性体である金属部材のみを効率よく加熱しながら、材料を圧着することができるため、被補強部材との接合力を増すことができるという効果を奏する。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・溶着樹脂材料
２・・・ボビン
３・・・溶着ツール
４・・・送りローラ
５・・・金属パネル
６・・・金属パネルジグ
７・・・電熱ヒータ管
８・・・切断手段
９・・・温風加熱ガイド
１０・・・ホットエアー発生装置
１１・・・大気圧プラズマ発生装置
１２・・・被補強部材加熱手段
１３、１４・・・Ｌガイド付き圧着ローラ
１５・・・冷却エア発生装置
１６・・・誘導加熱装置
３１・・・支持部材
３２・・・側壁
４１・・・ガイド
６１・・・圧着カバー
６２・・・コイル
【図１】
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【図２】
2013159043.tif 000004
【図３】
2013159043.tif 000005
【図４】
2013159043.tif 000006
【図５】
2013159043.tif 000007
【図６】
2013159043.tif 000008