JP3367111B2 - 誘導加熱による接着加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばエアコン用マ
グネットクラッチハブのアーマチャとカバーダストの接
着のように、金属と他の被接着物とを熱硬化性の接着剤
を用いて接着する誘導加熱による接着加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、金属等でなる一方の被接着物と
他の被接着物との間に熱硬化性の接着剤層を介して積層
し、これら被接着物の相互を圧接した状態で加熱し、接
着剤を熱硬化させることによって一体的に接着する加工
手段が知られている。この様な接着加工手段において、
接着剤の硬化反応促進のための加熱には、例えば熱風炉
や恒温炉が知られているもので、例えばシート状の接着
剤を使用し、熱風炉を使用した場合には炉内への投入時
間が数十分必要である。

【０００３】また、加熱によって接着剤が硬化反応して
いる途中で、被接着物の相互間に隙間が生じたような場
合には接着強度が著しく低下し、接着品質が安定しない
ものであり、この様な問題に対処するために、被接着物
の相互間に接着層を挟んだ状態で積層し、治具等を用い
てこの重ね合わされた状態を固定して加熱炉内に投入す
る。この様な治具で固定保持して炉内に投入することに
より、炉内投入時間がより長く要求されるようになるも
のであり、また治具も同時に加熱するものであるため、
実質的な加熱効率も低下する。

【０００４】また、誘導加熱を用いた加熱接着手段も知
られている。しかし、これまで考えられていた誘導加熱
では高周波誘導加熱手段が採用されているもので、例え
ば治具により重ねて固定された被接着物を、高周波電力
の供給される誘導コイル内に設置し、高周波加熱により
被接着物の相互が接着されるようにしている。

【０００５】この場合、誘導コイルは被接着物の外周部
に位置しているものであり、誘導コイルに流れる高周波
電流の表皮効果と近接効果によって、被接着物は外周面
から加熱されるようになる。このため、被接着物内の温
度分布が不均一となり、短時間加熱によって充分な接着
効果を発揮させることができない。また、高周波電力の
供給されるコイルで発生した磁束は、被接着物以外の部
分で空中に流れるようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、特に治具等を用いて被接着
物の相互を重ねた状態で固定保持する必要がなく、接着
時間を充分に短縮されるようにすると共に、加熱効率が
充分に向上されて良質の接着加工が効能率で行えるよう
にした誘導加熱による接着加工装置を提供しようとする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、少なくとも１つの脚が小間隔で対向設定
されるようにした第１および第２の鉄心と、前記第１お
よび第２の鉄心のそれぞれの脚の先端が近接されまたは
離反されるように、前記第１および第２の鉄心を相対的
に移動設定する手段と、前記第１および第２の鉄心のそ
れぞれの前記脚が近接された状態で、これらの脚の先端
相互間に、接着剤層を挟んだ加熱接着すべき部材を重ね
て保持する機構と、前記第１および第２の鉄心の少なく
とも一方に設定され、それぞれの前記脚の先端が互いに
近接設定された状態で、前記加熱接着すべき部材を囲む
ようになり、前記第１および第２の鉄心のそれぞれの脚
相互間で磁気閉回路が形成されるようにする誘導コイル
とを具備し、 前記接着すべき部材を重ねて保持する機構
は、前記第１および第２の鉄心のいずれか一方の前記脚
を貫通して前記脚先端に届きスプリングにより付勢され
ており、前記加熱接着すべき部材のガイド孔に嵌め合わ
せられる位置出しピンであり、 前記第１および第２の鉄
心は、断面略Ｅ型であり、前記加熱接着すべき部材を重
ねて保持する前記脚の先端は、中央の脚の先端であり、
前記誘導コイルには低周波の交流電力が供給され、前記
脚先端相互間に磁束が前記加熱接着すべき部材を通過
し、この部材を加熱するようにした。

【０００８】ここで、前記誘導コイルに供給される交流
電力は、急速に加熱温度が上昇される昇温加熱行程と、
その後に保温加熱行程が設定されるように出力制御され
るようにする。

【０００９】

【作用】この様に構成される誘導加熱による接着加工装
置においては第１および第２の鉄心の脚相互間に熱硬化
性の接着剤層を挟んで接着すべき部材を重ねて設置する
と共に、脚相互が近接されるように第１および第２の鉄
心を移動設定する。この状態で接着すべき部材が固定保
持されるようになる。この際、接着すべき部材は両鉄心
の中央脚の間に挟みこまれ、かつ位置出しピンに支持さ
れてその角度位置が設定され、第１あるいは第２の鉄心
の中央脚に圧着保持される。そして、この状態で誘導コ
イルに対して商用周波数の交流電力を供給すれば、第１
および第２の脚の相互間に磁気閉回路が形成され、磁束
が接着すべき部材を貫通して設定されるようになり、接
着剤層が効率的に且つ均一に加熱され、接着すべき部材
の相互が強固に接着されるようになる。特に、接着剤層
を貫通する状態で磁束が設定されるものであるため、充
分な加熱効率が得られると共に、接着作業を３０秒程度
に短縮可能である。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は側面から見た構成を示すもので、それ
ぞれＥ型の多数の金属製の板を積層することによって構
成された第１および第２の鉄心11および12を備える。こ
の第１および第２の鉄心11および12は、それぞれ対応す
る脚部がその先端を対向するように設定されるもので、
この図では現れていないが上下方向に離間され、また図
で示されるように突き合わされる状態に選択的に設定さ
れるようになっている。

【００１１】ここで、Ｅ型の第１および第２の鉄心11お
よび12のそれぞれ両側の脚が、この鉄心11および12が接
近したときに突き合わされるものであり、この様な突き
合わせ状態で、第１および第２の鉄心11および12のそれ
それ中央脚111 および121 の先端の相互間に、接着すべ
き部材が介在設定されるように間隙が形成されるように
しているもので、この中央脚111 および121 が他の脚に
比べて短く構成されている。

【００１２】この様に互いに接近しまた離間されるよう
になる第１および第２の鉄心11および12の一方、例えば
鉄心11に対して導線を複数回巻回して構成した誘導コイ
ル13がセットされる。そして、第１および第２の鉄心11
および12が、図で示すように接近して設定された状態で
誘導コイル13に交流電流を流すと、小間隙を介して突き
合わされる第１および第２の鉄心11および12の中央脚11
1 および121 の間に、磁気回路が形成されるようにして
いる。

【００１３】この様に磁気回路が形成されるようになる
中央脚111 および121 の相互間に、接着すべき被接着部
材14が介在設定される。この被接着部材14は、例えば第
２の鉄心12に貫通し、軸受機構によって長手方向移動自
在に設定された複数のワーク位置出しピン151 、152 、
…の先端に保持される。

【００１４】ここで、ワーク位置出しピン151 、152 、
…は、例えば１２０°間隔で設定された３本で構成され
るもので、詳細は図示していないが被接着部材14の下面
に位置出しピン151 、152 、…に位置に対応してガイド
孔が形成され、このガイド孔に位置出しピン151 、152
、…の先端を嵌め合わせることによって、被接着部材1
4の設定位置が固定されるようにしている。

【００１５】ワーク位置出しピン151 、152 、…は、第
２の鉄心12の下方に設定された基台16に所定の角度位置
関係を設定して取り付けられるもので、このワーク位置
出しピン151 、152 、…それぞれにはスプリング171 、
172 、…が設定されている。このスプリング171 、172
、…は加圧機構を構成するもので、ワーク位置出しピ
ン151 、152 、…それぞれに対して第１の鉄心11の中央
脚111 の端面方向に向かう付勢力が設定される。すなわ
ち、第１および第２の鉄心11および12が図のように近接
設定された状態で、被接着部材14が中央脚111 と121 と
の間に固定保持されるようにする。

【００１６】被接着部材14は、例えばエアコン用マグネ
ットクラッチハブであり、図２はこの接着部材14の例を
示している。すなわち、マグネットクラッチハブは中央
軸中心部分に開口181 を有するアーマチャ18と、このア
ーマチャ18の一方の面をカバーするようになるカバーダ
スト19を接着することによって構成されるもので、この
アーマチャ18とカバーダスト19との間に、接着剤20の層
が介在される。

【００１７】ここで、アーマチャ18は例えば厚さ４．８
mm、外径１０５mmの鉄製円板によって構成されるもの
で、その中心部に内径５３mmの開口181 が形成される。
また、磁気回路の形成のために円弧状の溝182 が適宜形
成されている。カバーダスト19は、板厚０．３mmのアル
ミニウムによって構成され、その外径は１０６mm内径は
４９mmに設定される。

【００１８】この様な被接着部材14が設置される第２の
鉄心12の中央脚121 の先端には、図３に示すように円筒
状に突起体21が形成されている。この突起体21は、被接
着部材14の中央の開口に嵌まり込む大きさに設定される
もので、被接着部材14は中央脚121 上で突起体21に嵌め
込み設定され、ワーク位置出しピン151 、152 、…によ
って支持されるようになる。この突起体21は、さらに加
熱動作に際して被接着部材14を均一に加熱させるために
作用されるようになる。

【００１９】図４は第１および第２の鉄心11および12を
突き合わせ設定した状態で、この鉄心11、12の中央脚11
1 および121 の間に、図２で示したような被接着部材14
が挟み込み保持された状態を示している。すなわち、被
接着部材14は中央脚121 の突起体21に嵌め込み設定され
ると共に、ワーク位置出しピン151 、152 、…上に支持
されてその角度位置が設定されるもので、ワーク位置出
しピン151 、152 、…によって第１の鉄心11の中央脚11
1 の端面に圧接保持されるようになる。

【００２０】この様に構成される装置において、例えば
第２の鉄心12は固定保持され、第１の鉄心11が上下に移
動されるように構成されるもので、図５の（Ａ）に示す
ように第１の鉄心11を上昇設定することによって、第１
の鉄心11と第２の鉄心12とが離間設定される。そして、
この状態で第２の鉄心12の中央脚121 の上に、被接着部
材14設置する。その後同図の（Ｂ）で示すように第１の
鉄心11を下降することによって第２の鉄心12と突き合わ
せ、（Ａ）図で示したように被接着部材14が中央脚111
と121 との間に保持され、アーマチャ18とカバーダスト
19との間に接着圧力が設定されるようにする。

【００２１】この様に中央脚111 と121 との間に被接着
部材14が保持された状態で、この被接着部材14を加熱す
ることによって接着剤20を溶解し、アーマチャ18とカバ
ーダスト19とが接着される。

【００２２】この被接着部材14に対する加熱は、誘導コ
イル13に対して商用周波数の低周波交流電流を供給する
ことによって実施される。この様にコイル13に低周波交
流電流を流すと、このコイル13に発生した磁束のほとん
どが中央脚111 および121 に流れるようになり、この鉄
心111 および121 によって構成された磁気回路に被接着
部材14が挿入された状態となる。したがって、非常に効
率的に被接着部材14が誘導加熱される。

【００２３】ここで、被接着部材14が図２で示したよう
な二重の円筒体によって構成される場合に通常の高周波
加熱を行うと、円筒体の外周部の温度と内周部の温度に
大きな差が生ずる。この温度差は、コイル13に供給され
る交流電流の周波数を変えても、無くすることが困難で
ある。しかし、この様に中央脚111 と121 との間に低周
波交流電流による磁束が流れるように構成した場合、中
央脚121 に突起体21を形成することによって、被接着部
材14の外周部および内周部の温度差を無くすることが可
能とされる。

【００２４】被接着部材14に組み込まれる接着剤20とし
ては、例えばポリエステル不織布を基材とした熱硬化性
のエポキシ樹脂によって構成するものであるが、この様
な接着剤を用いて熱風炉等によって外部加熱すると、表
面からの加熱状況となるものであるため、この接着剤の
よる層の内部まで溶融するまでに、その表面部の硬化反
応が進む。このため、内周部において隙間ができること
がある。

【００２５】しかし、中央脚111 、121 で形成される磁
気回路内に被接着部材14が設定されて、低周波交流電流
によって発生された磁束が被接着部材14を貫通するよう
に流されるようになると、被接着部材14の全体が接着剤
20と共に均一に加熱されるようになり、加熱効率が効果
的に向上される。

【００２６】接着剤20は熱硬化性の樹脂を使用するもの
であるため、この接着剤20は硬化反応温度に達した時点
から反応を開始し、硬化するようになる。そして、一旦
硬化反応が完了した樹脂は、再度軟化することはない。

【００２７】従来の熱風炉を用いた加熱手段において
は、被接着部材を熱伝導を利用して加熱するようにして
いる。このため、昇温に多くの時間を必要とするもので
あり、この時間が加熱時間のほとんどを占めている。こ
の様な加熱時間を短縮するためには、炉温度を高くする
ことが考えられるが、炉温度を高くすると温度上昇の速
い表面の硬化反応が早く始まり、この表面から遠い部分
が硬化反応温度に達した時点では、表面部の接着剤の反
応が過剰に進み、分解劣化することがある。

【００２８】この点、実施例で示したようにして低周波
交流電流を用いて加熱手段を用いることによって、被接
着部材14の全体が、接着剤20の層を含み均一に加熱され
るようになり、接着剤20が硬化反応温度まで一気に加熱
することができるもので、短時間の加熱接着が行える。

【００２９】なお、図６は実施例で示した接着加工装置
を模式的に示したもので、（Ａ）は接着加工状態におけ
る正面から見た状態を示し、（Ｂ）は同じく上面から見
た状態を、さらに（Ｃ）は側面から見た図を示してい
る。

【００３０】被接着部材14の加熱に際しては、図７で示
すように約１０秒間の昇温加熱と、約２０秒間の保温加
熱とを行う。この様な２段加熱操作を行うことによっ
て、短時間に高い接着強度が得られるようになる。

【００３１】ここで、昇温加熱は接着に必要な温度まで
加熱する行程あり、保温加熱は接着に必要な温度を保つ
ために設定される。この様な加熱操作を行うために、誘
導コイル13に供給される交流電力が図８で示すように設
定されるもので、Ｔ1 の期間で電力をＰ1 まで上昇さ
せ、昇温加熱が終了するまでのＴ2 の期間はこの供給電
力Ｐ1 を保持する。そして、保温期間に対応するＴ3 の
期間では、Ｐ1 より充分低いＰ2 の電力がコイル13に与
えられるようにする。すなわち、この加熱操作における
交流電力の必要出力は、特に短時間接着を目的とした場
合に、昇温加熱と保温加熱とでは値が大きく異なる。

【００３２】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る誘導加熱に
よる接着加工装置によれば、商用周波数のような低周波
交流電力を用いて被接着部材を加熱するものであり、特
に低周波交流電流が流される誘導コイルによって発生さ
れた磁束の通路に、接着剤を挟んだ被接着部材が設定さ
れ、この被接着部材を磁束が貫通するように設定されて
いる。したがって、特に接着剤部分が全体的に均一に加
熱されるようになり、熱硬化反応が均一に進められるよ
うになって、接着信頼性が充分に得られるものであり、
また短時間接着加熱が簡単に実現できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る誘導加熱による接着
装置を説明する正面から見た構成図。

【図２】上記装置で接着される被接着部材の例を示すも
ので、（Ａ）一部断面図、（Ｂ）は接着部材のアーマチ
ャ部の断面図。

【図３】被接着部材の設置される中央脚を示す図。

【図４】被接着部材の設定された状態を拡大して示す
図。

【図５】（Ａ）および（Ｂ）は第１および第２の鉄心の
動きの状態を説明する図。

【図６】上記接着着装置を模式的に示しているもので、
（Ａ）は正面から見た図、（Ｂ）は上面から見た図、
（Ｃ）は側面から見た図。

【図７】誘導コイルによる加熱状態を説明する図。

【図８】図７の加熱を実行するための低周波電力の出力
を説明する図。

【符号の説明】

11、12…第１、第２の鉄心、13…誘導コイル、14…被接
着部材、151 、152 、…ワーク位置出しピン、18…アー
マチャ、19…カバーダスト、20…接着剤、21…突起体。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの脚が小間隔で対向設定
   されるようにした第１および第２の鉄心と、 前記第１および第２の鉄心のそれぞれの脚の先端が近接
   されまたは離反されるように、前記第１および第２の鉄
   心を相対的に移動設定する手段と、 前記第１および第２の鉄心のそれぞれの前記脚が近接さ
   れた状態で、これらの脚の先端相互間に、接着剤層を挟
   んだ加熱接着すべき部材を重ねて保持する機構と、 前記第１および第２の鉄心の少なくとも一方の設定さ
   れ、それぞれの前記脚の先端が互いに近接設定された状
   態で、前記加熱接着すべき部材を囲むようになり、前記
   第１および第２の鉄心のそれぞれの脚相互間で磁気閉回
   路が形成されるようにする誘導コイルとを具備し、前記加熱接着すべき部材を重ねて保持する機構は、前記
   第１および第２の鉄心のいずれか一方の前記脚を貫通し
   て前記脚先端に届きスプリングにより付勢されており、
   前記加熱接着すべき部材のガイド孔に嵌め合わせられる
   位置出しピンであり、 前記第１および第２の鉄心は、断面略Ｅ型であり、前記
   加熱接着すべき部材を重ねて保持する前記脚の先端は、
   中央の脚の先端であり、 前記誘導コイルには低周波の交流電力が供給され、前記
   脚先端相互間に磁束が前記加熱接着すべき部材を通過
   し、この部材を加熱するようにしたことを特徴とする誘
   導加熱による接着加工装置。
2. 【請求項２】 前記誘導コイルに供給される交流電力
   は、急速に加熱温度が上昇される昇温加熱工程と、その
   後の保温加熱工程とが設定されるように出力制御される
   ようにした請求項１記載の誘導加熱による接着加工装
   置。