(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から一部に付与されたトリガーとなるエネルギーによって硬化することにより内部エネルギーを自己発生し、この内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分が当該内部エネルギーによって硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の接着剤を用いたワークの接合方法において、
前記接着剤によって接合される一組のワークの何れかの接着要部に、複数列の前記接着剤を塗布する塗布工程と、
前記複数列の接着剤が塗布されたワークと該ワークの相手方のワークとを重ね合わせて、前記複数列の接着剤のうち、隣接するもの同士を混一にする混一工程と、
混一にされた前記接着剤に硬化のための前記エネルギーを付与して、前記接着剤を硬化させる硬化工程と
を備え、
前記塗布工程は、接着剤貯留タンクと、この接着剤貯留タンクから接着剤を汲み上げるポンプと、前記ポンプに汲み上げられた接着剤を吐出する吐出ノズルと、前記吐出ノズルに送給する接着剤送給管とを個別に有している複数の接着剤供給系統によって同時に施される
ことを特徴とするワークの接合方法。
【請求項２】
請求項１記載のワークの接合方法において、
前記塗布工程は、前記接着剤供給系統にそれぞれ設けられた吐出ノズルを共通の多軸ロボットによって同時に移動させることにより施される
ことを特徴とするワークの接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワークの接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車製造工場において、車体を構成する板金部材を接合する手段として、スポット溶接やレーザ溶接等の溶接技術、或いは接着剤による接着方法が採用されている。
【０００３】
特に、近年では、特許文献１に開示されているように、外部から一部に付与されたトリガーとなるエネルギーによって硬化することにより内部エネルギーを自己発生し、この内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分が当該内部エネルギーによって硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の接着剤が注目されている。連鎖反応型の接着剤を用いた場合には、硬化のためのトリガーとなるエネルギーの付与を可及的に減らして、工数を低減でき、また、スポット溶接等が困難な接着要部をも接合することができる。しかも、連続的な接着部位を得ることができるので、所望の接着強度を得ることができる。
【特許文献１】特開平１１−１９３３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような接着剤を採用する際は、主として塗布装置から液状の接着剤をワーク上に吐出して塗布する方法が効率的である。
【０００５】
しかるに、接着剤の塗布時に塗布装置が目詰まり等の故障を来し、接着剤が途切れる等の塗布不良が生じると、硬化反応の連鎖も途切れてしまい、未硬化部分が残ってしまうという問題があった。そのような未硬化部分が残存していると、所期の接着強度が得られないという不具合があった。このような不具合を防止するために、トリガーを付与する部位を増やすことも考えられるが、その場合には、工数が増加したり、トリガーを付与し得ない接着要部を接合できなくなったりするという問題がある。
【０００６】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、エネルギーを付与するための工数増加を防止しつつ、より確実に接着要部の接着強度を確保することのできるワークの接合方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、外部から一部に付与されたトリガーとなるエネルギーによって硬化することにより内部エネルギーを自己発生し、この内部エネルギーが自己発生した部位に隣接する部分が当該内部エネルギーによって硬化反応を起こすことにより連鎖的に硬化する連鎖反応型の接着剤を用いたワークの接合方法において、前記接着剤によって接合される一組のワークの何れかの接着要部に、複数列の前記接着剤を塗布する塗布工程と、前記複数列の接着剤が塗布されたワークと該ワークの相手方のワークとを重ね合わせて、前記複数列の接着剤のうち、隣接するもの同士を混一にする混一工程と、混一にされた前記接着剤に硬化のための前記エネルギーを付与して、前記接着剤を硬化させる硬化工程とを備え、前記塗布工程は、接着剤貯留タンクと、この接着剤貯留タンクから接着剤を汲み上げるポンプと、前記ポンプに汲み上げられた接着剤を吐出する吐出ノズルと、前記吐出ノズルに送給する接着剤送給管とを個別に有している複数の接着剤供給系統によって同時に施されることを特徴とするワークの接合方法である。本発明に係る連鎖反応型の接着剤は、光重合性樹脂、光・熱重合開始剤、および光重合開始剤を主成分とする樹脂組成物であり、紫外線、電子線、Ｘ線、赤外線、太陽光線、可視光線、レーザビーム（エキシマレーザ、ＣＯ2 レーザ等）、熱線（放射や輻射熱等）等のエネルギー線、或いは熱等の内部エネルギーによって所定量の刺激を受けると、内部にカチオンと硬化反応熱とを積極的に発生させ、これらカチオンと硬化反応熱とによって、連鎖的に硬化反応するものである。本発明の態様では、一組のワークのうちの何れかの接着要部に連鎖反応型の接着剤を塗布するに当たり、複数列の接着剤が塗布され、該ワークと相手方のワークとが重ね合わされる際に、これら複数列の接着剤が混一になるので、複数列の接着剤のうち互いに隣接するもの同士が相互に連続性を維持することが可能になる。このため、硬化工程でエネルギーが付与された際、硬化反応の連鎖が途切れることなく全ての接着剤に行き渡り、接着要部に塗布された接着剤全体を硬化させることができる。また、複数列の接着剤が混一になることにより、接着剤の硬化反応時に充分な硬化反応熱を確保することができ、硬化反応の信頼性を高めることができる。「一組のワーク」は、接合されるワークが２部材だけでなく、例えば、３部材若しくはそれ以上であってもよい。「接着要部」は、接着剤が塗布される箇所をいい、その態様は、線状であってもよく、或いは面状であってもよい。また、「複数列の接着剤が混一になる」とは、複数列の接着剤が互いに隣接するところで混ざり合って一つになる態様であることが好ましいが、これに限らず、互いに接触することによって連鎖的に硬化反応し得るような状態になっていてもよい。
【０００８】
また、本発明の態様では、複数の接着剤供給系統によって塗布工程が同時に施されるので、一度に複数列の接着剤を塗布することができる。
【０００９】
特に、前記複数の接着剤供給系統が、接着剤貯留タンク、ポンプ、吐出ノズル、接着剤送給管を個別に有した複数構成になっているので、障害に対するフォールトトレランス機能をより確実に高めることができる。
【００１０】
好ましい態様において、前記塗布工程は、前記接着剤供給系統にそれぞれ設けられた吐出ノズルを共通の多軸ロボットによって同時に移動させることにより施される。この態様では、特定の接着剤供給系統による塗布作業時に残余の接着剤供給系統を作動させて、複数の接着剤供給系統を同時に稼動し、塗布作業を施すことができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明は、複数列の接着剤のうち互いに隣接するもの同士が相互に連続性を維持することができるので、硬化工程でエネルギーが付与された際、硬化反応の連鎖が途切れることなく全ての接着剤に行き渡り、接着要部に塗布された接着剤全体を硬化させることができる結果、エネルギーを付与するための工数増加を防止しつつ、より確実に接着要部の接着強度を確保することができるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の一形態に係るワークＷの接合方法の概要を示す斜視図であり、図２は、図１の実施形態に係るワークＷを示す正面略図である。
【００１４】
図２を参照して、同図に例示しているワークＷは、自動車のセンタピラーインナパネル１とサイドフレームアウタパネル２とを接合したアッセンブリであり、全体として車体の側部を構成するものである。
【００１５】
まず、ワークＷについて説明する。
【００１６】
図３は、図１のワークＷの底面側を示す斜視図、図４は、図１のワークＷの断面略図である。
【００１７】
図２〜図４を参照して、ワークＷを構成するセンタピラーインナパネル１とサイドフレームアウタパネル２は、図４に示すように、それぞれ断面ハット状に形成され、それぞれの接合部分にフランジ１ａ、２ａを有している。これらフランジ１ａ、２ａ間には、連鎖反応型の接着剤４が塗布される（図１参照）。この接着剤４によって、両フランジ１ａ、２ａが接合されることにより、センタピラーインナパネル１とサイドフレームアウタパネル２とが一体化されている。
【００１８】
接着剤４は、光重合性樹脂（主としてエポキシ樹脂、特に好ましくは脂環式エポキシ樹脂）、光・熱重合開始剤（芳香族スルホニウム塩等）、および光重合開始剤（スルホニウム塩等）を主成分とする樹脂組成物であり、紫外線、電子線、Ｘ線、赤外線、太陽光線、可視光線、レーザビーム（エキシマレーザ、ＣＯ2 レーザ等）、熱線（放射や輻射熱等）等のエネルギー線、或いは熱等の所定量のエネルギーが付与されると、内部にカチオンと硬化反応熱とを積極的に発生させ、これらカチオンと硬化反応熱とによって、連鎖的に硬化反応する。この接着剤４の好ましい塗布厚さは、０．０１ｍｍから１０ｍｍ、塗布幅は、１．０ｍｍから３０ｍｍであり、接着剤４の好ましい硬化条件は、「１００℃以上の熱を与えること」である。
【００１９】
図示の実施形態の場合、センタピラーインナパネル１とサイドフレームアウタパネル２は、それぞれ厚みが０．８ｍｍに設定されており、両者間に配置される接着剤４の厚みは、０．５ｍｍに設定される。接着剤４の厚みを０．５ｍｍ程度に維持することは、センタピラーインナパネル１とサイドフレームアウタパネル２とを結合する上で、重要な管理項目となる。そこで、本実施形態では、接着剤４が塗布される経路に沿って、複数の突出部１ｂをセンタピラーインナパネル１のフランジ１ａに形成し、図４に示すように接着層の厚さｄを均一に維持するようにしている。
【００２０】
次に、接着剤４の塗布工程について説明する。
【００２１】
図１を参照して、接着剤４の塗布工程は、塗布装置２０によって行われる。この塗布装置２０は、一対の接着剤供給系統２１、２２と、各接着剤供給系統２１、２２に設けられた一対の吐出ノズル２１ａ、２２ａを駆動する多軸ロボット２４と、これら接着剤供給系統２１、２２や多軸ロボット２４の駆動を制御するコントローラ２６とを有している。
【００２２】
各接着剤供給系統２１、２２は、接着剤貯留タンク２１ｂ、２２ｂと、この接着剤貯留タンク２１ｂ、２２ｂから接着剤４を汲み上げるポンプ２１ｃ、２２ｃと、ポンプ２１ｃ、２２ｃに汲み上げられた接着剤４を吐出する前記吐出ノズル２１ａ、２２ａと、吐出ノズル２１ａ、２２ａに送給する接着剤送給管２１ｄ、２２ｄとをそれぞれ有している複数構成になっている。
【００２３】
吐出ノズル２１ａ、２２ａは、多軸ロボット２４のホルダ２４ａに装着され、一体的に多軸ロボット２４に操作されることにより、同時にワークＷに接着剤４を供給できるように構成されている。なお、多軸ロボット２４自身は、ＣＰＵや記憶装置等を含むコントローラ２６のプログラムを実行することにより、ホルダ２４ａを三次元方向に駆動して、吐出ノズル２１ａ、２２ａから吐出される接着剤４をワークＷに塗布可能な周知の装置である。そして、この多軸ロボット２４でホルダ２４ａを接着要部（図２の破線で示す部位）沿いに駆動することにより、ホルダ２４ａに保持されている一対の吐出ノズル２１ａ、２２ａから同時に吐出された接着剤４をワークＷに塗布する塗布工程が施される。この結果、ワークＷには、２列の接着剤４が塗布されることになる。
【００２４】
ところで、図２の符号Ｐで示すように、接着要部の所定箇所（例えば、曲率の大きい箇所）は、接着剤４の塗布不良（例えば、接着剤４の途切れ等）が生じやすいが、本実施形態では、図１で示したように、冗長構成の接着剤供給系統２１、２２から供給される接着剤４を一対の吐出ノズル２１ａ、２２ａから同時に吐出するようにしているので、何れかの吐出ノズル２１ａ、２２ａから吐出された接着剤４の塗布状態が不良を来していたり、目詰まり等による接着剤の塗布切れが生じていたりしても、次に説明する混一工程によって、塗布された接着剤４の連続性が確保されることになる。さらに、図示の実施形態では、コントローラ２６によって、冗長構成の接着剤供給系統２１、２２を個別に制御することができるので、一方の吐出ノズル２１ａが辿る経路と他方の吐出ノズル２２ａが辿る経路が異なる曲率半径を有している場合には、それぞれの曲率半径に応じてポンプ２１ｃ、２２ｃによる吐出量を変更することにより、等量の接着剤４を曲率の異なる接着要部に塗布することが可能になる。
【００２５】
次いで、図略の冶具を用いて該ワークＷ（例えば、サイドフレームアウタパネル２）と相手方のワークＷ（例えば、センタピラーインナパネル１）とを重ね合わせることにより、両ワークＷ間で２列の接着剤４が押し潰され、互いに相手側に流動して隣接する接着剤同士が互いに混ざり合う混一工程が施される。この混一工程の際に、２列の接着剤４は、互いに互いに混ざり合うことになる。上述したように、本実施形態では、図１で示したように、冗長構成の接着剤供給系統２１、２２から供給される接着剤４を一対の吐出ノズル２１ａ、２２ａから同時に吐出するようにしているので、何れかの吐出ノズル２１ａ、２２ａから吐出された接着剤４の塗布状態が不良を来していたり、目詰まり等による接着剤の塗布切れが生じていたりしても、この混一工程によって、塗布された接着剤４の連続性が確保されることになる。
【００２６】
その後、周知の方法（例えばレーザビームの照射）で接着要部に塗布された接着剤４に硬化のためのエネルギーが付与され、硬化工程が施される。この硬化工程により、ワークＷを構成するセンタピラーインナパネル１とサイドフレームアウタパネル２とは、一体的に結合される。
【００２７】
図５は、本実施形態の効果を説明するための模式図であり、（Ａ）は本実施形態に係る接着剤の塗布状態を示し、（Ｂ）は比較例に係る接着剤の塗布状態を示している。
【００２８】
図５（Ａ）を参照して、上述した実施形態では、仮想線で示す２列の塗布ラインＬ１、Ｌ２に沿って接着剤４が図１で示した塗布工程で塗布され、さらに、混一工程を経て２列の塗布ラインＬ１、Ｌ２に塗布された接着剤４が互いに互いに混ざり合う。このため、上側の塗布ラインＬ１のように、接着剤４が途中で途切れることがあっても、上側の塗布ラインＬ１上の接着剤４が下側の塗布ラインＬ２上の接着剤４と互いに混ざり合うことによって、硬化のためのエネルギー入力ポイントＰＥと連続性が確保される。
【００２９】
これに対して、比較例では、接合されるワーク同士を接触した後も、接着剤４は、それぞれ２列のまま分離している。このため、何れかの接着剤４に不連続な部分が生じていると、エネルギー入力ポイントＰＥとの連続性がなくなるため、図５（Ｂ）の斜線部分で示すように、未硬化部分を残存させることになる。また、エネルギー入力ポイントＰＥも複数箇所になるので、硬化反応のトリガーとなるエネルギーを入力する工程が増加することになる。
【００３０】
以上説明したように本実施形態では、一組のワークＷのうちの何れかの接着要部に連鎖反応型の接着剤４を塗布するに当たり、複数列の接着剤４が塗布され、該ワークＷと相手方のワークＷとが接合される際に、これら複数列の接着剤４が隣接する部分で互いに混ざり合うので、複数列の接着剤４のうち互いに隣接するもの同士が相互に連続性を維持することが可能になる。このため、硬化工程でエネルギーが付与された際、硬化反応の連鎖が途切れることなく全ての接着剤４に行き渡り、接着要部に塗布された接着剤４全体を硬化させることができる。また、複数列の接着剤４が隣接する部分で互いに混ざり合うことにより、接着剤４の硬化反応時に充分な硬化反応熱を確保することができ、硬化反応の信頼性を高めることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、塗布工程は、複数の接着剤供給系統２１、２２を有する塗布装置２０によって同時に施されるものである。このため本実施形態では、一度に複数列の接着剤４を塗布することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、塗布工程は、接着剤貯留タンク２１ｂ、２２ｂと、この接着剤貯留タンク２１ｂ、２２ｂから接着剤４を汲み上げるポンプ２１ｃ、２２ｃと、ポンプ２１ｃ、２２ｃに汲み上げられた接着剤４を吐出する一対の吐出ノズル２１ａ、２２ａと、各吐出ノズル２１ａ、２２ａに送給する接着剤送給管２１ｄ、２２ｄとを個別に有している複数の接着剤供給系統２１、２２によって施される。このように本実施形態では、各接着剤供給系統２１、２２が複数構成になっているので、障害に対するフォールトトレランス機能をより確実に高めることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、塗布工程は、複数の接着剤供給系統２１、２２の各吐出ノズル２１ａ、２２ａを共通の多軸ロボット２４によって同時に移動させることにより施される。このため本実施形態では、特定の接着剤供給系統２１による塗布作業時に残余の接着剤供給系統２２も作動させて、複数の接着剤供給系統２１、２２を同時に稼動し、塗布作業を施すことができる。
【００３４】
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００３５】
図６は、本発明の別の実施形態に係るワークＷの断面図である。
【００３６】
図６を参照して、混一工程の際に、ワークＷを構成するセンタピラーインナパネル１とサイドフレームアウタパネル２との間にスペーサ８を点在させ、このスペーサ８によって、接着要部の厚さｄを均一に維持するようにしてもよい。
【００３８】
「一組のワークＷ」は、接合されるワークＷが２部材だけでなく、例えば、３部材若しくはそれ以上であってもよい。「接着要部」は、接着剤４が塗布される箇所をいい、その態様は、線状であってもよく、或いは面状であってもよい。
【００３９】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の一形態に係るワークの接合方法の概要を示す斜視図である。
【図２】図１の実施形態に係るワークを示す正面略図である。
【図３】図１のワークの底面側を示す斜視図である。
【図４】図１のワークの断面略図である。
【図５】本実施形態の効果を説明するための模式図であり、（Ａ）は本実施形態に係る接着剤の塗布状態を示し、（Ｂ）は比較例に係る接着剤の塗布状態を示している。
【図６】本発明の別の実施形態に係るワークの断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  センタピラーインナパネル
２  サイドフレームアウタパネル
４  接着剤
２０  塗布装置
２１、２２  接着剤供給系統
２１ａ、２２ａ  吐出ノズル
２１ｂ、２２ｂ  接着剤貯留タンク
２１ｃ、２２ｃ  ポンプ
２１ｄ、２２ｄ  接着剤送給管
２４  多軸ロボット
２４ａ  ホルダ
２６  コントローラ
ＰＥ  エネルギー入力ポイント
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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