JP2006264039A

JP2006264039A - 圧着装置および圧着方法

Info

Publication number: JP2006264039A
Application number: JP2005083720A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Maruyama; 俊明丸山
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】コンパクトで、同じ荷重を複数回かけるのに便利な圧着装置を提供する。
【解決手段】圧着装置は、被圧着部材１２の圧着の方向に延びるシャフト５と、シャフト５に対して摺動し、被圧着部材１２を圧着させる方向に被圧着部材１２を押す加圧ブロック６，７と、被圧着部材１２を圧着させる方向に弾性力によって押す弾性部材（圧縮バネ）１３と、被圧着部材１２、加圧ブロック６、７ならびに弾性部材をはさみ、シャフト５に固定された第１および第２のフレーム部材３、４と、弾性部材１３の変位を調整することによって弾性力を調整する調整機構（加圧ボルト）２１と、シャフト５に対して軸方向位置調整可能に固定でき、加圧ブロック７の摺動範囲を規制できるストッパ１５と、を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、接合部材（被圧着部材）同士に荷重をかけて圧着するための装置および、かかる装置を用いて接合部材同士を圧着する方法に関する。

接着剤を用いる接合方法では、被接着部材同士を、接着剤を介して貼り合わせ、接着剤が固化するまでの間、加圧した状態で固定し、所定時間保持する必要がある。この固定のために汎用のＣ型クランプや小型万力などが広く使用されているが、これらの工具では、加圧力の管理が困難である。加圧力が大きすぎると被接着部材が変形したり破壊したりする可能性もあり、また、加圧力の大小によって接着剤の厚さが変わり、接着力にも影響があるので、加圧力の数値管理が必要となる。
実開平７−４１４５２号公報

空圧または油圧を用いた装置を使用すればこの加圧力の管理が可能であるが、そのような装置は大規模なものとなり、高価なものとなる。さらに、接着剤の種類によって、その接着剤の硬化のために、加圧状態で高温に保持する必要のある場合も多い。この場合、空圧または油圧を用いた大規模な装置を恒温槽に入れることはさらに困難である。

特許文献１には、ばねで加圧力を保持する接着加圧装置が開示されている。しかし、ここに開示された装置は多数組の試験片を一度に接着するものであって、大規模な装置となり、小型の恒温槽に入れられるような小規模なものにはならない。また、複数の接合部材組に同じ荷重をかけて何度も接着する場合にも毎回荷重を測定する必要があって、手間がかかる。

本発明はかかる事情に対応するものであって、その目的は、コンパクトな設計が可能で、しかも複数の接合部材組に同じ荷重をかけて複数回繰り返して圧着を行なう場合に便利な圧着装置および圧着方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る圧着装置の一つの態様は、複数の被圧着部材を互いに圧着させて保持する圧着装置において、前記被圧着部材の圧着の方向に延びる少なくとも一本のシャフトと、前記シャフトに対して摺動し、前記複数の被圧着部材を圧着させる方向にその被圧着部材を押す少なくとも一つの加圧ブロックと、前記被圧着部材を圧着させる方向に弾性力によって押す弾性部材と、前記被圧着部材、前記加圧ブロックならびに前記弾性部材をはさみ、前記シャフトに固定された第１および第２のフレーム部材と、前記弾性部材の変位を調整することによって前記弾性力を調整する調整機構と、前記シャフトに対して軸方向位置調整可能に固定でき、前記加圧ブロックの摺動範囲を規制できるストッパと、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る圧着装置の他の一つの態様は、複数の被圧着部材を互いに圧着させて保持する圧着装置において、前記被圧着部材の圧着の方向に延びる少なくとも一本のシャフトと、前記シャフトに対して摺動し、前記複数の被圧着部材を圧着させる方向にその被圧着部材を押す少なくとも一つの加圧ブロックと、前記被圧着部材を圧着させる方向に弾性力によって押す弾性部材と、前記被圧着部材、前記加圧ブロックならびに前記弾性部材をはさみ、前記シャフトに固定された第１および第２のフレーム部材と、前記弾性部材の変位を表示する目盛と、前記弾性部材の変位を調整することによって前記弾性力を調整する調整機構と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る圧着方法は、圧着装置に複数の被圧着部材および弾性部材をはさんで前記弾性部材の弾性力によって前記被圧着部材を互いに圧着させて保持する圧着方法において、前記圧着装置に、被圧着部材をはさまず、荷重検出器および前記弾性部材をはさんで荷重をかけ、所定の荷重がかかるまで前記弾性部材を弾性変形させて、このときの弾性部材の変位を記録する初期設定工程と、前記初期設定工程の後に、前記圧着装置に、前記荷重検出器をはさまず、前記被圧着部材と弾性部材とをはさんで荷重をかけ、前記記録された変位まで前記弾性部材を変形させて加圧する加圧工程と、前記加圧工程でかけた荷重を所定時間保持する保持工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、コンパクトで簡易な構造の圧着装置および圧着方法を提供でき、特に、複数の接合部材組に同じ荷重をかけて複数回繰り返して圧着を行なう場合、また、恒温槽を利用した接着を含む圧着を、簡単に実施できる。

以下に、本発明に係る圧着装置の一実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。圧着装置は、ほぼ長方形の枠状のフレーム１を有し、このフレーム１を鉛直に立てるための２本のスタンド２が、フレーム１の面に対して垂直方向に、水平に延びていて、フレーム１に固定されている。フレーム１は、スタンド２上に固定されて水平に延びる下部フレーム部材３と、下部フレーム部材３に平行に延びる上部フレーム部材４と、下部フレーム部材３と上部フレーム部材４とを接続して鉛直方向に延びる円柱状の２本のシャフト５とを有する。

下部フレーム部材３と上部フレーム部材４との間には、下部フレーム部材３および上部フレーム部材４に平行に水平に延びる直方体状の上部ブロック６と下部ブロック７が配置されている。上部ブロック６および下部ブロック７の両端部近くにはそれぞれに鉛直方向の貫通孔８が設けられ、各貫通孔８内にはブッシュ９（図４を参照して後述する）が嵌め込まれ、ブッシュ９内をシャフト５が貫通して摺動できるようになっている。これにより、上部ブロック６および下部ブロック７は上下方向に摺動できる。

上部ブロック６と下部ブロック７の間には、長方形または正方形の板状の上部加圧プレート１０および下部加圧プレート１１が水平に配置されている。上部加圧プレート１０と下部加圧プレート１１の間に、接着剤（図示せず）で貼り合わせた接合部材（被圧着部材）１２が配置される。この上部加圧プレート１０および下部加圧プレート１１は、接合部材１２を均一に加圧するためのものであるが、上部ブロック６と下部ブロック７の加圧面積に対して接合部材１２が小さい場合などは、加圧プレート１０、１１を省略することもできる。

下部ブロック７と下部フレーム部材３の間には圧縮コイルばね１３が鉛直向きに配置されている。また、圧縮コイルばね１３の中心軸に沿ってばね押え棒１４が配置され、圧縮コイルばね１３の脱落を防止するようになっている。

圧縮コイルばね１３の横のシャフト５にストッパ１５を設置できるようになっている。ストッパ１５はシャフト５に沿って上下方向に移動でき、設定した状態では、下部ブロック７がストッパ１５より下方に移動するのが阻止される。また、ストッパ１５の位置または下部ブロック７の位置を確認できるように、ストッパ１５付近のシャフト５の表面に目盛１６が表示されている。

上部フレーム部材４の中央には鉛直方向にねじ孔２０が貫通しており、このねじ孔２０に加圧ボルト２１が螺合している。加圧ボルト２１の下端は上部ブロック６上面を下方に押すようになっている。

図４に示すように、ブッシュ９は、側面に軸方向の割れ２５を有する円筒状の金属製部材である。ブッシュ９は、弾性により、上部ブロック６および下部ブロック７の貫通孔８内で広がるように付勢されて貫通孔８内に留まる。ブッシュ９の内面には樹脂などのコーティングが施されており、潤滑油を用いずに、金属製のシャフト５と滑らかに摺動できるようになっている。この圧着装置全体を恒温槽（図示せず）内に入れて高温に保持することがあるので、摺動部に潤滑油を用いるのは困難である。

次に、接着剤で貼り合わせた接合部材１２を、上記構成の圧着装置によって加圧保持する場合の手順について、図５を参照しながら説明する。初めに、上部加圧プレート１０と下部加圧プレート１１の間に、接合部材１２の代わりにロードセルなどの荷重検出器（図示せず）をはさみ込む（ステップＳ１）。次に、荷重検出器からわかる荷重が、接合部材１２を締め付ける際に必要な荷重になるまで、加圧ボルト２１を締め付け、押し下げていって、圧縮コイルばね１３を圧縮する（ステップＳ２）。次に、このときの下部ブロック７の位置に合わせて、下部ブロックの下面にストッパ１５上面が当接する位置にまでストッパ１５を上昇させる（ステップＳ３）。次に、加圧ボルト２１を緩めて（ステップＳ４）、荷重検出器を取り出す（ステップＳ５）。

次に、上部加圧プレート１０と下部加圧プレート１１の間に、接着剤で貼り合わせた状態の接合部材１２の組を配置する（ステップＳ６）。次に、ストッパ１５が設定された位置まで、加圧ボルト２１を締め付け、押し下げていって、圧縮コイルばね１３を圧縮する（ステップＳ７）。このとき荷重検出器による測定はしていないが、あらかじめ荷重検出器による測定をしたときと、圧縮コイルばね１３と同じたわみ量であるから、同じ荷重が得られる。

次に、圧着装置全体を恒温槽に入れ、接着剤の硬化のために必要な温度で必要な時間維持する（ステップＳ８）。この圧着装置は小型であるので、通常の恒温槽内に入れるのが容易である。たとえば、ポリイミド系接着剤では、８０℃で３０分間、１２０℃で１０分間、１６０℃で１０分間、２３０℃で６０分間というように温度を制御する。なお、加熱や冷却が不要な場合は、圧着装置を室温で、必要な時間保持するだけでもよい。

最後に、加圧ボルト２１を緩めて、接合部材１２の組を圧着装置から取り出す（ステップＳ９）
次に、同様な別の接合部材１２の組について圧着を行なう場合は、前述の接合部材１２を上部加圧プレート１０と下部加圧プレート１１の間に配置するステップＳ６から繰り返して行なう。このとき、ストッパ１５の設定位置を変えなければ、加圧ボルト２１をストッパ１５の設定位置まで締め付けるだけで、簡単に同じ荷重を得ることができる。

以上説明した実施形態は単なる例示であって、本発明はこれに限られるものではない。たとえば、上記実施形態では、圧着対象物が、接着剤で貼り合わせた接合部材であるとしたが、接着剤を用いずに、金属同士またはプラスチック材料同士を圧着させ、必要により加熱することによって、接合させることができる場合もある。

上記実施形態では、荷重検出器に荷重をかけて圧縮コイルばね１３を変形させたときにストッパ１５を設定することとしたが、必ずしもストッパ１５を設定しなくともよい。すなわち、荷重検出器を挟み込んで荷重をかけているときにシャフト５上の目盛り１６を記録しておいて、接合部材１２を加圧するときにはこの目盛り１６の位置まで加圧すれば、所定の加荷重を得ることができる。さらに、ストッパ１５と目盛り１６の両方を用いれば、より確実に同じ荷重を得ることができる。

上記実施形態では、下部フレーム３と下部ブロック７の間に圧縮コイルバネ１３を配置し、上部ブロック６と下部ブロック７の間に接合部材１２または荷重検出器をはさみ込むとしたが、本発明はこのような配列に限定されない。たとえば、下部フレーム３と下部ブロック７の間に接合部材１２または荷重検出器をはさみ込み、上部ブロック６と下部ブロック７の間に圧縮コイルバネ１３をはさみ込むこともできる。ただし、この場合は、接合部材１２または荷重検出器の厚さによって下部ブロック７の位置が変わってくるので、ストッパ１５、または目盛り１６としては、圧縮コイルバネ１３の長さに相当する上部ブロック６と下部ブロック７の間の距離を規制するようにする必要がある。

また、加圧ボルト２１で接合部材１２を直接押すことも可能であり、この場合は上部ブロックを省略することもできる。

また、荷重検出器と接合部材とを置き換えるのでなく、この圧着装置にはさみ込んで加圧することもできる。特に荷重検出器に悪影響を与えるような高温にしない場合、荷重検出器を外す手間を省くことができる。また、荷重検出器により、荷重を直接監視することができる。

さらに、上記説明における上下方向は便宜上のものであって、傾斜していても、上下逆であっても、また、横倒しした構造であってもよい。

本発明に係る圧着装置の一実施形態の正面図。図１の圧着装置の側面図。図１の圧着装置の斜視図。図１の圧着装置のブッシュを取り出して示す拡大斜視図。本発明に係る圧着方法の一実施形態の流れ図。

符号の説明

１…フレーム、２…スタンド、３…下部フレーム部材、４…上部フレーム部材、５…シャフト、６…上部ブロック、７…下部ブロック、８…貫通孔、９…ブッシュ、１０…上部加圧プレート、１１…下部加圧プレート、１２…接合部材（被圧着部材）、１３…圧縮コイルばね（弾性部材）、１４…ばね押え棒、１５…ストッパ、１６…目盛、２０…ねじ孔、２１…加圧ボルト、２５…割れ

Claims

複数の被圧着部材を互いに圧着させて保持する圧着装置において、
前記被圧着部材の圧着の方向に延びる少なくとも一本のシャフトと、
前記シャフトに対して摺動し、前記複数の被圧着部材を圧着させる方向にその被圧着部材を押す少なくとも一つの加圧ブロックと、
前記被圧着部材を圧着させる方向に弾性力によって押す弾性部材と、
前記被圧着部材、前記加圧ブロックならびに前記弾性部材をはさみ、前記シャフトに固定された第１および第２のフレーム部材と、
前記弾性部材の変位を調整することによって前記弾性力を調整する調整機構と、
前記シャフトに対して軸方向位置調整可能に固定でき、前記加圧ブロックの摺動範囲を規制できるストッパと、
を有することを特徴とする圧着装置。
複数の被圧着部材を互いに圧着させて保持する圧着装置において、
前記被圧着部材の圧着の方向に延びる少なくとも一本のシャフトと、
前記シャフトに対して摺動し、前記複数の被圧着部材を圧着させる方向にその被圧着部材を押す少なくとも一つの加圧ブロックと、
前記被圧着部材を圧着させる方向に弾性力によって押す弾性部材と、
前記被圧着部材、前記加圧ブロックならびに前記弾性部材をはさみ、前記シャフトに固定された第１および第２のフレーム部材と、
前記弾性部材の変位を表示する目盛と、
前記弾性部材の変位を調整することによって前記弾性力を調整する調整機構と、
を有することを特徴とする圧着装置。
前記加圧ブロックは、前記シャフトに対してそれぞれ摺動する第１および第２の加圧ブロックを含み、これら第１および第２の加圧ブロックが前記複数の被圧着部材をはさみ、
前記弾性部材は前記第１のフレーム部材と前記第１の加圧ブロックとの間に配置され、
前記調整機構は前記第２のフレーム部材と前記第２の加圧ブロックとの間の距離を調節するものであること、
を特徴とする請求項１または２に記載の圧着装置。
前記加圧ブロックには貫通孔が設けられ、この貫通孔内に、内面が摺動しやすく加工されたブッシュが配置され、このブッシュ内を前記シャフトが貫通して摺動するように構成されていること、を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧着装置。
前記シャフトの前記ブッシュとの摺動部は金属製であって、前記ブッシュの内面は樹脂コーティングが施されていることを特徴とする請求項４に記載の圧着装置。
圧着装置に複数の被圧着部材および弾性部材をはさんで前記弾性部材の弾性力によって前記被圧着部材を互いに圧着させて保持する圧着方法において、
前記圧着装置に、被圧着部材をはさまず、荷重検出器および前記弾性部材をはさんで荷重をかけ、所定の荷重がかかるまで前記弾性部材を弾性変形させて、このときの弾性部材の変位を記録する初期設定工程と、
前記初期設定工程の後に、前記圧着装置に、前記荷重検出器をはさまず、前記被圧着部材と弾性部材とをはさんで荷重をかけ、前記記録された変位まで前記弾性部材を変形させて加圧する加圧工程と、
前記加圧工程でかけた荷重を所定時間保持する保持工程と、
を有することを特徴とする圧着方法。
前記被圧着部材の合わせ面に接着剤をはさみ、
前記保持工程は、前記接着剤が硬化するまで持続すること、
を特徴とする請求項６に記載の圧着方法。
前記保持工程は、前記圧着装置全体を恒温槽に入れて加熱する恒温工程を含むこと、を特徴とする請求項６または７に記載の圧着方法。
前記変位記録工程は、前記所定の荷重が生じたときの前記弾性部材の変位を超える変位が生じないようにストッパを設定するものであり、
前記加圧工程は、前記ストッパで止まるまで前記弾性部材を変位させるものであること、
を特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の圧着方法。