(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の表面板と、これら表面板間に介在されるセル状のコア材とからなる積層パネル同士の接合構造において、
上記積層パネル同士の当接部における両表面板間に、一対の表面板と、これら表面板間に介在されるセル状のコア材とからなる接合材を介在し、摩擦攪拌接合用工具の摩擦ピンを、該工具の円筒体の底面が上記積層パネルの表面板に接するまで押し込み、該工具を接合方向に沿って移動させることにより、上記積層パネルの表面板同士と、上記接合材の表面板とを摩擦攪拌接合にて固着してなる、ことを特徴とする積層パネルの接合構造。
【請求項２】
上記積層パネルの表面板の縁部同士を重合させ、この重合部における積層パネルの表面板同士と、上記接合材の表面板とを摩擦攪拌接合にて固着してなる、ことを特徴とする請求項１記載の積層パネルの接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層パネルの接合構造に関するもので、詳細には、一対の表面板間にセル状のコア材を介在してなる積層パネルの接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、建物の外壁材や屋根材等の建材や構造材には、耐食性に富み、かつ軽量であるとの理由から積層パネルが広く採用されている。このような積層パネルの一例としては、例えばアルミニウム材にて形成される一対の表面板と、これら表面板間に介在されるセル状のコア材とからなるものが知られている。この場合、上記コア材と表面板とは、接着剤による接着やろう付け処理がされており、例えばろう付け処理の場合、積層パネルの組立ての際、片面側にろう材を付着したブレージングシートを表面板又はコア材として使用するか、あるいは積層パネルの組立て時に表面板とコア材との間にろう材を介在させて、積層パネル型に組立てた表面板とコア材を炉の中で加熱してろう付け処理をする。
【０００３】
このように形成される積層パネルで外壁や屋根等を形成する場合、外壁や屋根の大きさに合わせて一枚の積層パネルを製造することは、特に積層パネルの面積が大きくなるときは、作業効率の低下や、上記炉等の製造設備の大型化、あるいは輸送が困難であること等の理由によりあまり行われていない。その代わりに、規格化された適当な大きさを有する複数の積層パネルを製造し、これら複数の積層パネルを接合し、一枚の大型パネル体を形成して外壁や屋根を形成する施工方法が採用されている。
【０００４】
上記のような場合における積層パネルの接合構造の例を図８（ａ）ないし（ｃ）に示す。
【０００５】
図８（ａ）は、一対の表面板ｃと、これら表面板ｃ間に介在されるセル状のコア材ｉとからなる積層パネルａ，ｂ同士を接合するために、積層パネルａ，ｂの周縁部における表面板ｃ間に例えばアルミニウム製押出形材にて形成される枠材ｄ，ｅをろう付け等によって装着固定した場合である。この場合、一方の積層パネルａにおける枠材ｄの外側面には嵌合凹条ｇが設けられており、他方の積層パネルｂにおける枠材ｅの外側面には嵌合凸条ｆが突設されている。このように形成される積層パネルａ，ｂの枠材ｄ，ｅ同士を、嵌合凸条ｆが嵌合凹条ｇに嵌挿するようにして当接すると共に、接着剤等で接着し、更に当接部に沿う溶接による溶接部ｈにより、両積層パネルａ，ｂ同士を接合している。
【０００６】
図８（ｂ）及び（ｃ）は、枠材を装着していない積層パネルｊ同士を接合する場合である。図８（ｂ）の例では、例えばアルミニウム製押出形材にて断面略横Ｈ字状に形成される接合材ｋに両側から積層パネルｊを嵌挿すると共に、接着剤等で接着し、更に表面板ｃと接合材ｋの当接面の周縁部に沿う溶接による溶接部ｌにより、積層パネルｊ同士を接合している。また、図８（ｃ）の例では、積層パネルｊの側面同士を当接した際、表面板ｃ同士の当接部上に例えばアルミニウム製板材にて形成される接合材ｍを覆設すると共に、接着剤等で接着し、更に表面板ｃと接合材ｍの当接面の周縁部に沿う溶接による溶接部ｎにより、積層パネルｊ同士を接合している。
【０００７】
なおこれらの場合の溶接作業には、イナートガスアーク溶接の一種であるＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接等の溶融溶接を使用するのが一般的である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような接合構造の場合、積層パネルａ，ｂ同士又は積層パネルｊ，ｊ同士を接合するために枠材ｄ，ｅ又は接合材ｋ若しくはｍを使用することにより、接合されたパネル体全体の重量が増大するので、軽量であるというセル状コア材を利用した積層パネルの利点が損なわれると共に、パネル体の接合部が他の部分より重くなるのでパネル体のバランスが悪くなるという問題があった。
【０００９】
また、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示した例では、表面板ｃ上に、接合部材ｋ又はｍによって凸部が形成されるので、積層パネルｊを接合して形成されたパネル体の外観が損なわれると共に、パネル体表面への塗装作業等が面倒になるという問題があった。
【００１０】
この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、パネル体の軽量化及びバランスの向上を図ると共に、表面が平坦で外観の美しいパネル体を形成できるような積層パネルの接合構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためにこの発明は以下のように構成する。
【００１２】
請求項１記載の発明は、一対の表面板と、これら表面板間に介在されるセル状のコア材とからなる積層パネル同士の接合構造において、上記積層パネル同士の当接部における両表面板間に、一対の表面板と、これら表面板間に介在されるセル状のコア材とからなる接合材を介在し、摩擦攪拌接合用工具の摩擦ピンを、該工具の円筒体の底面が上記積層パネルの表面板に接するまで押し込み、該工具を接合方向に沿って移動させることにより、上記積層パネルの表面板同士と、上記接合材の表面板とを摩擦攪拌接合にて固着してなる、ことを特徴とする。
【００１３】
この場合、上記積層パネルの表面板の縁部同士を重合させ、この重合部における積層パネルの表面板同士と、上記接合材の表面板とを摩擦攪拌接合にて固着する方が好ましい（請求項２）。
【００１４】
この発明によれば、積層パネル同士の当接部における両表面板間に、一対の表面板と、これら表面板間に介在されるセル状のコア材とからなる接合材を介在し、この接合材と上記両表面板とを固着手段で固着することにより、接合部の重量を増大させることなく、かつ全体のバランスを損なうことなく積層パネルを確実に接合することができ、また、接合部の表面が比較的平坦で滑らかな外観の美しい積層パネルの接合構造が得られる（請求項１）。
【００１５】
また、上記固着手段が摩擦攪拌接合であることにより、接合部が比較的滑らかで外観の美しい積層パネルの接合構造が得られる（請求項１）。この場合、積層パネルの表面板の縁部同士を重合させ、この重合部に摩擦攪拌接合を施すことにより、重合部が摩擦攪拌接合により押圧されても接合部が広がる方向に作用する力が生じず、接合時に生じるパネルの変形を防止できるので、積層パネル同士をより強固に接合することができる（請求項２）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の各実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
◎第一実施形態
図１はこの発明に係る積層パネルの接合構造の第一実施形態を示す概略斜視図、図２は第一実施形態の要部拡大断面図である。
【００１８】
接合される積層パネル１は、例えばアルミニウム材にて薄板状に形成される一対の表面板２と、これら表面板２間に介在されるセル状例えば略円筒状の多数のコア材３とからなる。この場合、コア材３は表面板２間に緊密に配列されており、表面板２とコア材３とは例えばろう付け等によって固着されている。また、コア材３は、例えばアルミニウム材にてシート状に形成されたものが用いられており、このように形成されたコア材３の側面の少なくとも１箇所に通気孔３ａが穿設されている。
【００１９】
上記のように構成される積層パネル１を接合するための接合材１０は、例えばアルミニウム材にて薄板状に形成される一対の表面板１１と、これら表面板１１間に介在されるセル状例えば略円筒状の多数のコア材１２とからなる。この場合、接合材１０の厚みは、接合材１０を上記積層パネル１の表面板２間に嵌挿できるように積層パネル１よりも若干薄く形成されている。この場合、コア材１２は、表面板１１間に緊密に配列されており、表面板１１とコア材１２とは例えばろう付け等によって固着されている。更に、コア材１２は、例えばアルミニウム材にてシート状に形成されたものが用いられており、このように形成されたコア材１２の側面の少なくとも１箇所に通気孔１２ａが穿設されている。
【００２０】
上記積層パネル１の表面板２とコア材３とをろう付け処理する際、又は接合材１０の表面板１１とコア材１２とをろう付け処理する際、表面板２又は１１の表面にろう材を付着したアルミニウムクラッド材を使用するか、あるいはアルミニウムクラッド材を用いないときは、表面板２とコア材３との間又は表面板１１とコア材３との間にろう材を挟んで、炉の中での加熱処理時にろう材を溶かしてろう付けして一体形成する。
【００２１】
この場合、フラックスとして非腐食性フラックス例えばＫＦ＋ＡｌＦ3あるいはＫＡｌＦ4＋Ｋ3ＡｌＦ6＋Ｋ2ＡｌＦ5・Ｈ2Ｏ等のフラックスを用いる方が好ましい。なお、上記コア材３に穿設された通気孔３ａ及びコア材１２に穿設された通気孔１２ａは、上記加熱処理時に約６００℃に加熱されることにより膨張した空気を逃がしてコア材３，１２の破裂を防止したり、膨張した空気が表面板２又は１１を押し上げてろう付けを不完全なものにすることを防止するためのものである。
【００２２】
上記のように形成された複数の積層パネル１が同一平面上に配列した状態で当接されており、その当接部における表面板２間に上記接合材１０が介在され、固着手段例えば摩擦攪拌接合用工具（以下に工具という）２０にて摩擦攪拌接合が施されることにより積層パネル１同士が溶着（接合）される（図１参照）。この場合、接合の深さは、少なくとも隣接する積層パネル１の表面板２同士を接合できる程度でもよい（図２（ａ）参照）が、積層パネル１の表面板２同士と、接合材１０の表面板１１とを摩擦攪拌接合する方が強度上好ましい（図２（ｂ）参照）。なお、図２（ａ）では摩擦攪拌接合された部分を接合部４ａとして示し、図２（ｂ）では接合部４として示している。
【００２３】
このように、接合材１０も積層パネル１と同様な構造であることにより、接合部の軽量化を図りつつ積層パネル１を接合することができる。したがって、複数の積層パネル１を接合して形成されるパネル体全体の軽量化を図れると共に、表面を円滑にすることができ、かつパネル体のバランスも向上することができる。
【００２４】
なお、上記摩擦攪拌接合（ｆｒｉｃｔｉｏｎ  ｓｔｉｒ  ｗｅｌｄｉｎｇ）とは、摩擦熱によって被接合部（当接部）を軟化させ、接合する接合方法である。この摩擦攪拌接合に使用される上記工具２０は、例えば鋼製の回転可能な円筒体２２と、この円筒体２２の下面側から垂下するように形成された摩擦ピン２１とで構成されており、円筒体２２と摩擦ピン２１を回転させるための駆動手段（図示せず）に連結されている。この工具２０における摩擦ピン２１の先端部を被接合部に押圧し、高速回転（例えば１０００〜１５０００ｒｐｍ）させることにより被接合部を軟化させ、摩擦ピン２１を円筒体２２の底面が表面板２に接するまで押込む。更にこの状態で、工具２０を接合方向に沿って移動させることにより、被接合部が摩擦ピン２１との摩擦熱によって軟化し、摩擦ピン２１と円筒体２２の回転による攪拌作用と、移動方向と逆方向への押込み作用によって軟化した部分が溶着（固着）され、被接合部が接合される。なお、摩擦ピン２１の周面には、軟化した被接合金属（アルミニウム材）を効果的に攪拌するために、図示しないねじ状の摩擦攪拌翼が形成されている。
【００２５】
次に、この発明の第一実施形態に係る積層パネル１同士の接合手順について、図３ないし図５に基づいて説明する。図３はこの発明における接合材１０を積層パネル１に嵌挿する前の状態を示す概略分解斜視図、図４は第一実施形態における積層パネル１の接合工程を順に示す概略断面図、図５は積層パネル１の被接合部（当接部）を摩擦攪拌接合にて接合する状態を示す概略斜視図である。
【００２６】
まず、上述のように形成された積層パネル１において、表面板２間に介在されるコア材３の内、接合される側面付近のものを予め切除しておくか、あるいは接合される側面付近にコア材３が存在しないように積層パネル１を予め形成しておく（図３参照）。そして、このコア材３が切除された空間に接合材１０を約半分ほど嵌挿すると共に、積層パネル１の表面板２と、接合材１０の表面板１１とを図示しない接着剤等で接着する。次に、上記と同様にコア材３を切除するか、あるいは接合される側面付近にコア材３が存在しないように予め形成された別の積層パネル１の空間に、上記接合材１０の積層パネル１から突出した部分を嵌挿し、表面板２同士を当接させると共に、積層パネル１の表面板２と、接合材１０の表面板１１とを図示しない接着剤等で接着する（図４（ａ）参照）。
【００２７】
その後、両積層パネル１を治具等で固定した状態で積層パネル１同士の当接部の片面側に摩擦攪拌接合をするための工具２０を配設し、摩擦ピン２１の先端部が上記当接部上の一端を押圧するように位置調節を行なう。そして、図示しない駆動手段を駆動させて円筒体２２と摩擦ピン２１を高速回転（例えば１０００〜１５０００ｒｐｍ）させることにより被接合部を軟化させ、摩擦ピン２１を円筒体２２の底面が表面板２に接するまで押込み、更にこの状態で、工具２０を当接部上の他端側に向かってスライドさせる（図４（ｂ）及び図５参照）。
【００２８】
このようにして、片面側の当接部に沿って摩擦攪拌接合を施して両積層パネル１の片面側を溶着（固着）した後、工具２０を他面側に移動させて同様な処理を行なうことにより（図３（ｃ）参照）、当接部の両側が摩擦攪拌接合されて、積層パネル１同士の接合が完了する。なお、上記接合工程は必ずしもこのように行われるものではなく、例えば工具２０を２台用意して当接部の両側を同時に接合してもよいし、また、片面側を接合した後、工具２０を他面側に移動させるのではなく、積層パネル１同士を片面側が接合された状態で反転させてもよい。
【００２９】
このように、少なくとも積層パネル１の表面板２同士を摩擦攪拌接合にて接合することにより、接合部の表面が比較的滑らかで、突起部等が生じる可能性が低いので、外観の美しい、塗装処理等を施し易い積層パネル１同士の接合構造が得られる。
【００３０】
◎第二実施形態
次に、この発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、第一実施形態の接合構造において、積層パネル１の表面板２の縁部同士を重合させた場合である。
【００３１】
接合された積層パネル１同士において、一方の積層パネル１における一対の表面板２の縁部は、表面板２間の距離が広がるように折曲されており、この表面板２間に他方の積層パネルの表面板２が嵌挿されて、両積層パネル１における表面板２の縁部同士が重合部２ａを形成している。この重合部２ａに、上記第一実施形態と同様に回転可能な円筒体２２の下面側に摩擦ピン２１を形成した工具２０によって摩擦攪拌接合を施して、両接合パネル１同士を接合する（図６（ａ）参照）。
【００３２】
この場合、接合の深さは、積層パネル１の重合された表面板２同士だけを接合するものであってもよい（図６（ｂ）参照）が、これら重合された表面板２同士と、接合材１０の表面板１１とを摩擦攪拌接合する方が強度上好ましい（図６（ｃ）参照）。
【００３３】
このように重合部２ａを形成して、この重合部２ａを摩擦攪拌接合することにより、摩擦攪拌接合の際に両積層パネル１が離れる方向へ移動するのを防止することができるので、摩擦攪拌接合を確実に行なうことができると共に、第一実施形態に比べて更に強固に接合することができる。
【００３４】
なお、第二実施形態のその他の部分は、上記第一実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
◎その他の実施形態
上記各実施形態では、積層パネル１のコア材３及び接合材１０のコア材１２を円筒状に形成した場合について説明したが、コア材がセル状を形成して、強度を損なうことなく積層パネル１の軽量化を図れるものであれば、それ以外の形状でもよい。例えば予め台形波形状に折曲されたアルミニウム材製の折曲板３Ｃを、接着剤等で接着して六角筒状のコア材（ハニカムコア）３Ａとしてもよいし（図７（ａ）参照）、あるいは、断面波形状に形成されるアルミニウム材製の波形板３Ｄを、波形の山と谷とで中空部を形成するように接着してコア材３Ｂとしてもよい（図７（ｂ）参照）。
【００３６】
また、上記接合材１０の表面板１１を厚く形成したり、アルミニウム材より硬い金属材料を使用してもよい。表面板１１をこのように形成することにより、積層パネル１の接合構造において強度の向上を図ることができる。
【００３７】
また、積層パネル１のコア材３や接合材１０のコア材１２を、アルミニウム材以外の金属材料例えば鋼製にて形成してもよいし、紙製にて形成してもよい。なおこの場合、表面板２とコア材３又は表面板１１とコア材１２とを、ろう付けではなく接着剤にて接着することが好ましい。更に、アルミニウム材以外の金属材料例えば鋼製にて形成される薄板を、積層パネル１の表面板２としてもよい。この場合、上記第一又は第二実施形態以外の固着手段を選択することが好ましい。
【００３８】
【発明の効果】
この発明によれば、積層パネル同士の当接部における両表面板間に、一対の表面板と、これら表面板間に介在されるセル状のコア材とからなる接合材を介在し、この接合材と上記両表面板とを固着手段で固着することにより、接合部の重量を増大させることなく、かつ全体のバランスを損なうことなく積層パネルを確実に接合することができ、また、接合部の表面が比較的平坦で滑らかな外観の美しい積層パネルの接合構造が得られる（請求項１）。
【００３９】
また、上記固着手段が摩擦攪拌接合であることにより、接合部が比較的滑らかで外観の美しい積層パネルの接合構造が得られる（請求項１）。この場合、積層パネルの表面板の縁部同士を重合させ、この重合部に摩擦攪拌接合を施すことにより、重合部が摩擦攪拌接合により押圧されても接合部が広がる方向への力が作用することなく、摩擦攪拌接合時に積層パネルがずれることを防止できるので、積層パネル同士をより強固に接合することができる（請求項２）。
【００４０】
また、積層パネル同士の当接部における両表面板間に上記接合材を介在することにより、上記摩擦攪拌接合を用いた場合においても、当接部が押圧されることによる積層パネルの変形を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る積層パネルの接合構造の第一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】  この発明の第一実施形態の要部拡大断面図（ａ）とその変形例（ｂ）である。
【図３】  この発明における接合材を積層パネルに嵌挿する前の状態を示す概略分解斜視図である。
【図４】  この発明の第一実施形態における積層パネルの接合工程を順に示す概略断面図である。
【図５】  第一実施形態における積層パネルの当接部を摩擦攪拌接合する状態を示す概略斜視図である。
【図６】  この発明に係る積層パネルの接合構造の第二実施形態を示す概略断面図（ａ）と、その要部拡大断面図（ｂ）及びその変形例（ｃ）である。
【図７】  この発明における積層パネルのコア材の変形例を示す断面図である。
【図８】  従来の積層パネルの接合構造の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  積層パネル
２  表面板
２ａ  重合部
３，３Ａ，３Ｂ  コア材
４，４ａ  接合部
１０  接合材
１１  表面板
１２  コア材
２０  工具（固着手段）
２１  摩擦ピン
【図１】
0003772943.tif 000002
【図２】
0003772943.tif 000003
【図３】
0003772943.tif 000004
【図４】
0003772943.tif 000005
【図５】
0003772943.tif 000006
【図６】
0003772943.tif 000007
【図７】
0003772943.tif 000008
【図８】
0003772943.tif 000009