JP2003071939A - 樹脂部材の溶着方法およびその方法を用いて製造された溶着樹脂部材 - Google Patents
樹脂部材の溶着方法およびその方法を用いて製造された溶着樹脂部材Info
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Abstract
おける溶着状態の良否を簡便に判断できるようにする。 【解決手段】 一対の熱可塑性樹脂からなる樹脂部材1
1を用意し、樹脂部材11の溶着端部12に、適正な溶
着で消滅する切れ込み13を形成し、切れ込み13の形
成された一対の樹脂部材11を対向配置し、これらの樹
脂部材11の溶着端部12を加熱溶融し、溶着端部12
の加熱溶融された樹脂部材11の溶着端部12間を圧接
して一対の樹脂部材11を相互に溶着し、溶着後の切れ
込み13の有無で溶着状態の良否を判断する。
Description
法およびその方法を用いて製造された溶着樹脂部材に関
し、特に樹脂部材の溶着状態の良否判断に適用して有効
な技術に関するものである。
の管状部材(樹脂部材)は、耐薬品性等に優れるととも
に加工が容易なことから、半導体製造装置の配管等、様
々な用途に利用されている。この管状部材の接続には、
2本を同軸上に対向配置して溶着端部を加熱溶融した
後、両者を圧接することにより溶着する方法が知られて
いる。
なく適正に溶着されていなければならないことから、溶
着状態を評価するため、次のような技術が提案されてい
る。
外面から内面方向に超音波を発射して、その反射波によ
り内部の傷やボイド等の欠陥を検出する技術である。
に切断し、切断片を曲げたり伸ばしたりしてビード部の
変化を確認することにより接合の良否を判断する技術で
ある。
公報において開示されているもので、溶着ビードの形状
および高さを外部から目視して、その形状から接合の良
否を判断する技術である。
号公報において開示されているもので、溶着された樹脂
製品を密閉して内圧を外部より高くコントロールし、液
体中に浸漬して溶着部付近から気泡が液体中に漏れ出て
いるかを調べる技術である。
る摩擦溶融接合において、接合部の圧力が所定値以上に
達したか否かによって接合の良否を判断する技術、ある
いは溶融部に通ずる検査口から溶融樹脂が外部に流出す
るかどうかにより接合の良否を判断する技術である。
は凹凸がある不規則形状のため、第1の技術によれば、
超音波の反射波では溶着部の凹凸と欠陥部位との峻別が
つきにくく、正確に不具合箇所の検出を行うことができ
ない。
溶着された管状部材の全数検査を行うことができない。
を検査者の目視に頼って検査するため、接合の良否を判
断するのに熟練を必要とし、微細な欠陥部を見落として
しまうおそれがある。
外部から遮断されるように密封しなければならず、且つ
溶着後に液体中に浸漬するため、溶着された管状部材を
十分に浸漬できる浸漬槽と内部加圧手段が必要となっ
て、検査に手間がかかるのみならず検査装置が大掛かり
になる。
じる溶融樹脂の微少な圧力を回転する管状部材から正確
に検出することは困難であり、且つ圧力または検査口か
らの溶融樹脂流出だけで接合の良否を正確に判断するこ
とはできない。
おける溶着状態の良否を簡便に判断することのできる樹
脂部材の溶着技術を提供することを目的とする。
め、本発明に係る樹脂部材の溶着方法は、一対の熱可塑
性樹脂からなる樹脂部材を用意し、樹脂部材の溶着端部
に、適正な溶着で消滅する溶着確認部を形成し、溶着確
認部の形成された一対の樹脂部材を対向配置し、これら
の樹脂部材の溶着端部を加熱溶融し、溶着端部の加熱溶
融された樹脂部材の溶着端部間を圧接して一対の樹脂部
材を相互に溶着し、溶着後の溶着確認部の有無で溶着状
態の良否を判断し得るようにしたことを特徴とする。
係る樹脂部材の溶着方法は、一対の熱可塑性樹脂からな
る樹脂部材を用意し、樹脂部材の溶着端部に、適正な溶
着で所定長が消滅する溶着確認部を形成し、溶着確認部
の形成された一対の樹脂部材を対向配置し、これらの樹
脂部材の溶着端部を加熱溶融し、溶着端部の加熱溶融さ
れた樹脂部材の溶着端部間を圧接して一対の樹脂部材を
相互に溶着し、溶着後の溶着確認部の残長で溶着状態の
良否を判断し得るようにしたことを特徴とする。
るいは残長が溶着された樹脂部材における溶着状態の良
否を示すことになるので、樹脂部材の溶着状態の良否を
簡便に判断することが可能になる。
面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付
図面において同一の部材には同一の符号を付しており、
また、重複した説明は省略されている。なお、発明の実
施の形態は、本発明が実施される特に有用な形態として
のものであり、本発明がその実施の形態に限定されるも
のではない。
材の溶着方法に用いられる樹脂部材の一例を示す説明
図、図2は図1の樹脂部材に形成された溶着確認部の形
成治具を示す説明図、図3は溶着確認部の形成された一
対の樹脂部材を示す説明図、図4は本発明の一実施の形
態である樹脂部材の溶着方法を連続的に示す説明図、図
5は溶着された良品の樹脂部材と不良品の樹脂部材の一
例を示す説明図、図6は溶着された不良品の樹脂部材の
他の一例を示す説明図、図7は本発明の一実施の形態で
ある樹脂部材の溶着方法に用いられる樹脂部材の他の一
例を示す説明図、図8は本発明の一実施の形態である樹
脂部材の溶着方法に用いられる樹脂部材のさらに他の一
例を示す説明図、図9は本発明の一実施の形態である樹
脂部材の溶着方法に用いられる樹脂部材のさらに他の一
例を示す説明図、図10は本発明の一実施の形態である
樹脂部材の溶着方法に用いられる樹脂部材のさらに他の
一例を示す説明図、図11は本発明の一実施の形態であ
る樹脂部材の溶着方法に用いられる樹脂部材のさらに他
の一例を示す説明図、図12は本発明の一実施の形態で
ある樹脂部材の溶着方法に用いられる樹脂部材の溶着確
認部における他の一例を示す説明図、図13は本発明の
一実施の形態である樹脂部材の溶着方法に用いられる樹
脂部材の溶着確認部におけるさらに他の一例を示す説明
図、図14は溶着された良品の樹脂部材と不良品の樹脂
部材の他の一例を示す説明図である。なお、図1、図
7、図8、図9および図11において、(a)は樹脂部
材の軸方向の断面を、(b)は樹脂部材の溶着端部にお
ける側面をそれぞれ示している。
溶着方法に用いられる管状部材(樹脂部材)11は熱可
塑性樹脂からなる透明あるいは半透明のもので、溶着端
部12には、相手方の管状部材11と適正に溶着された
場合には消滅する切れ込み(溶着確認部)13が形成さ
れている。なお、管状部材11は不透明なものでもよ
い。また、管状部材11は、たとえばパイプ、チュー
ブ、継手等の配管として用いられる。さらに、溶着され
る部材は管状に限定されるものではなく樹脂部材であれ
ば足り、たとえば板状など様々な形状の樹脂部材を適用
することができる。
ン、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、
スチロール、ABS、ポリカーボネート、ポリエチレ
ン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリ
ル、ブチレート、アセテート、ポリアミド、ポリアセタ
ール、AS、フッ素樹脂、フッ化ビニリデンなどがあ
る。そして、フッ素樹脂には、PTFE、FEP、PF
A、ETFE、PVDF、PVF、PCTFE、ECT
FEなどがある。
4の内側(樹脂部材が管状でない場合には、当該樹脂部
材の何れか一方面)に所定の厚さtを残し、この先端面
14から外周面(樹脂部材が管状でない場合には、当該
樹脂部材の他方面)15にわたって例えば2〜64分割
で、好ましくは3〜16分割で等間隔にこの溶着端部1
2の周囲に外側面取り状に形成されている。したがっ
て、切れ込み13は溶着端部12の内周面には形成され
ていない。なお、切れ込み13は溶着端部12の周囲の
1または複数箇所に形成されていればよく、本実施の形
態の数に限定されるものではなく、等間隔でなくてもよ
い。また、以下に説明する場合を含め、溶着確認部は、
本実施の形態のような切れ込み13ではなく、所定の幅
を有する溝であってもよい。
正常に溶融されたときに発生する溶融部分の長さであ
り、例えば1〜5mm、好ましくは1〜3mmである。
また、傾斜角αは0〜80°、好ましくは30〜60°
である。厚さtは、一例として1/2、3/4、1イン
チの管状部材11では肉厚約1.6mmに対してその1
/2の約0.8mmが溶着端部12の耐圧性能を確保す
るために適している。なお、本実施の形態の熱可塑性樹
脂であるPFAの場合、一般的な溶融幅が1〜3mmで
あり、溶融部分の長さが3mm以上になると溶融時に端
面が炭化するために前述した長さhが好ましいが、他種
の熱可塑性樹脂を用いた場合には、他の数値を採ること
ができる。なお、本発明はこれらの寸法に限定されるも
のではないのは勿論である。また、熱可塑性樹脂として
はPFAに限定されるものではなく、前述した様々な熱
可塑性樹脂を適宜選択することができる。
面に形成されていないのは、溶着時に内周面に傷が残ら
ないようにするための配慮である。
治具16により形成される。すなわち、治具16には管
状部材11が軸方向から挿入される挿入穴16aが形成
されており、この挿入穴16aの底面周囲のたとえば8
箇所には、たとえば最大0.5mm程度の刃幅を有する
刃17の先端が露出している。したがって、管状部材1
1を治具16の挿入穴16aに差し込む動作をたとえば
22.5°回転させて2回行うことで、図3に示すよう
に16箇所の切れ込み13が形成される。なお、切れ込
み13はこのような構造以外の治具、あるいは手作業に
より形成することもできる。
いて説明する。
を一対用意し、その溶着端部12に、前述のように適正
な溶着で消滅する切れ込み13を治具16を用いて形成
する。なお、アルコールなどを用いた脱脂処理を施す場
合には、これを切れ込み13の形成前に行うのが望まし
い。これは、切れ込み13の形成後に脱脂処理を施す
と、脱脂に用いられたアルコールが切れ込み13に進入
して、このアルコールが後述する加熱溶融時に炭化して
しまうのを防ぐためである。
状部材11をクランパ18を用いて同軸上に対向配置し
(図4(a))、これらの管状部材11間にヒータ19
を設置し(図4(b))、溶着端部12を加熱溶融する
(図4(c))。ここで、加熱溶融により溶着端部12
に形成された切れ込み13は、全てあるいは殆どが消滅
する。
て溶着端部12の加熱溶融された管状部材11の溶着端
部12間を圧接して一対の管状部材11を相互に溶着す
る(図4(d))。ここで、切れ込み13は適正に溶着
された場合には消滅する長さとなっているので、溶着端
部12を加熱溶融したときに一部の切れ込み13が消滅
していなくても、これが圧接時に全て消滅すれば、適正
な溶着が行われたことになる。
が溶着された管状部材11における溶着状態の良否を示
すことになるので、管状部材11の溶着状態の良否を簡
便に判断することが可能になる。
認できることから、特別な装置(たとえば水槽)や高価
な検査装置は不要になる。
を、切れ込み13の有無を確認するだけで行うことがで
き、作業そのものに熟練を必要としないため、未熟練者
による確認作業が可能になる。
厚部21とは光の反射率が異なることにより、肉厚部2
1内で浮き上がった状態に視認される。そして、この状
態は管状部材11の材質がPFAの場合、特に顕著とな
る。
な先端面14側が深くなるテーパ形状とすると、最も重
要である先端面14における融着状態を肉厚方向に長く
確認することができるとともに、先端面14から離れた
部分では切れ込み13を必要以上に深く形成せずに済
む。
一例を図5(a)に、不良品の管状部材11の一例を図
5(b)示す。また、溶着された不良品の管状部材11
の他の一例を図6に示す。
(a)に示すように、溶着部である双方の管状部材11
の溶着端部12がそれぞれ隆起しているとともに、前述
のように、切れ込み13は消滅している。
状部材11は、図5(b)に示すように、切れ込み13
が残っていたり、図6に示すように、管状部材11間に
境界面が生じて両者が十分に一体化されていない。この
ような管状部材11では内部を流れる流体が漏洩する等
の不具合が発生することになる。
述のように目視により行われる。但し、より精度よく、
さらに無人で連続且つ高速で溶着部の施行確認を行うに
は、たとえば可視光線あるいは不可視光線(赤外線、紫
外線、γ線、X線等)を照射してその反射光を受光素子
で検知し、溶着状態の良否を判断してもよい。あるい
は、溶着部に超音波等を照射し、その反射波を検知器で
検視し、溶着状態の良否を判断してもよい。あるいは、
溶着部の画像をCCDカメラで取得し、これをコンピュ
ータを用いて画像処理することにより検知し、溶着状態
の良否を判断してもよい。つまり、所定の検査装置を用
いて溶着状態の良否を判断してもよい。
で切れ込み13の有無を検知する場合、融着前に形成さ
れる切れ込み13の形状は常に一定であるから、予めこ
の形状に基づくデータを蓄積しておき、このデータと実
際のデータとを比較することにより、正確に溶着の良否
を判断することができる。
の軸方向の断面形状を角形としたり、図8に示すよう
に、溶着端部12の先端面14に、内方に向かって傾斜
するテーパ面を形成することができる。
着端部12の内周面には形成されていないが、図9に示
すように、溶着端部12の先端面14から外周面15お
よび内周面にわたって形成することもできる。切れ込み
13は、内周面14にわたって形成しても、溶着後は消
滅するので、配管としての使用に影響は出ない。なお、
このときの切れ込み13の傾斜角βは、たとえば0〜8
0°の範囲とすることができる。
3は、溶着端部12の外周において環状に形成すること
もできる。なお、図示する場合には、切れ込み13は連
続して形成されているが、不連続に形成されていてもよ
い。
れ込み13や溝ではなく、図11に示すように、溶着端
部12の先端面14から外周面15に貫通した細孔20
を適用することも可能である。
に、2〜64分割で形成することができるが、等間隔で
3箇所形成した場合を図12に、4箇所形成した場合を
図13に示す。このように形成すれば、必要最低限に近
い切れ込み13の数で、溶着時において管状部材11の
間に均等に圧接力が作用しているかどうかを確認するこ
とができる。そして、切れ込み13の分割数は、溶着端
部12の全周の溶着良否を必要最低限の分割数で確認す
るため、3〜16分割が好ましい。
後の切れ込み13の有無で溶着された管状部材11にお
ける溶着状態の良否を判断する技術を開示したが、適正
な溶着で所定長が消滅する長さに切れ込み13を形成し
ておき、図4に示すようにして溶着端部12間を圧接し
て一対の管状部材11を相互に溶着し、溶着後の切れ込
み13の残長で溶着状態の良否を判断するようにしても
よい。
11は、図14(a)に示すように、僅か長さの切れ込
み13が残るが、適正に溶着されていない管状部材11
は、図14(b)に示すように、長い切れ込み13が残
ることにより、溶着された管状部材11の良否が判断さ
れる。
融した際に消滅する長さ(たとえば約2mm)としてお
き、別の位置では溶融した際に部分的に残り、接合した
際に消滅する長さ(たとえば約3mm)としてもよい。
このように位置によって切れ込み13の長さを変えるこ
とにより、溶融、圧接という工程毎に良否を判断するこ
とが可能になる。
ては、切れ込み13は、溶着端部12の先端面14から
管状部材11の軸方向に平行に、つまり先端面14に対
して直交方向に形成されているが、管状部材11の軸方
向に対して斜めに形成されていてもよい。但し、切れ込
み13を先端面14に対して直交方向に形成することに
より、溶着後の溶着端部12に平行に形成されるビード
(図4(d)参照)に隠されることなく、切れ込み13
の有無や残長を確実に視認することができる。
によれば以下の効果を奏することができる。
有無あるいは残長が溶着された樹脂部材における溶着状
態の良否を示すことになるので、樹脂部材の溶着状態の
良否を、肉厚部内で浮き上がった状態で視認される切れ
込み部で簡便且つ正確に判断することが可能になる。
れ込みの有無を確認するだけで行うことができ、作業そ
のものに熟練を必要としないため、未熟練者による確認
作業が可能になる。
確認できることから、水槽などの特別な装置や高価な検
査装置は不要になり、検査コストを大幅に削減すること
が可能になる。
にて簡単に確認できることから、検査の手間も殆どかか
らず、検査工程を大幅に短縮することが可能になる。
法に用いられる樹脂部材の一例を示す説明図である。
治具を示す説明図である。
説明図である。
法を連続的に示す説明図である。
の一例を示す説明図である。
説明図である。
法に用いられる樹脂部材の他の一例を示す説明図であ
る。
法に用いられる樹脂部材のさらに他の一例を示す説明図
である。
法に用いられる樹脂部材のさらに他の一例を示す説明図
である。
方法に用いられる樹脂部材のさらに他の一例を示す説明
図である。
方法に用いられる樹脂部材のさらに他の一例を示す説明
図である。
方法に用いられる樹脂部材の溶着確認部における他の一
例を示す説明図である。
方法に用いられる樹脂部材の溶着確認部におけるさらに
他の一例を示す説明図である。
材の他の一例を示す説明図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 一対の熱可塑性樹脂からなる樹脂部材を
用意し、 前記樹脂部材の少なくとも一方の溶着端部に、適正な溶
着で消滅する溶着確認部を形成し、 前記溶着確認部の形成された一対の前記樹脂部材を対向
配置し、 これらの樹脂部材の前記溶着端部を加熱溶融し、 前記溶着端部の加熱溶融された前記樹脂部材の前記溶着
端部間を圧接して一対の前記樹脂部材を相互に溶着し、 溶着後の前記溶着確認部の有無で溶着状態の良否を判断
し得るようにしたことを特徴とする樹脂部材の溶着方
法。 - 【請求項2】 一対の熱可塑性樹脂からなる樹脂部材を
用意し、 前記樹脂部材の少なくとも一方の溶着端部に、適正な溶
着で所定長が消滅する溶着確認部を形成し、 前記溶着確認部の形成された一対の前記樹脂部材を対向
配置し、 これらの樹脂部材の前記溶着端部を加熱溶融し、 前記溶着端部の加熱溶融された前記樹脂部材の前記溶着
端部間を圧接して一対の前記樹脂部材を相互に溶着し、 溶着後の前記溶着確認部の残長で溶着状態の良否を判断
し得るようにしたことを特徴とする樹脂部材の溶着方
法。 - 【請求項3】 前記溶着確認部の形成に先立って、前記
樹脂部材の脱脂処理を施すことを特徴とする請求項1ま
たは2記載の樹脂部材の溶着方法。 - 【請求項4】 溶着後の前記溶着確認部は、反射光、反
射波、または当該部位の画像取得等に基づいた検査装置
を用いて溶着状態の良否を判断することを特徴とする請
求項1〜3の何れか一項に記載の樹脂部材の溶着方法。 - 【請求項5】 前記溶着確認部は前記溶着端部の先端の
一方面に所定の厚さ残してこの先端から他方面にわたっ
て当該溶着端部周囲の1または複数箇所に形成された切
れ込みまたは溝であることを特徴とする請求項1〜4の
何れか一項に記載の樹脂部材の溶着方法。 - 【請求項6】 前記溶着確認部の長さは1〜3mmであ
ることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の
樹脂部材の溶着方法。 - 【請求項7】 前記樹脂部材はフッ素樹脂であることを
特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の樹脂部材
の溶着方法。 - 【請求項8】 前記樹脂部材は管状部材であることを特
徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の樹脂部材の
溶着方法。 - 【請求項9】 請求項1〜8の何れか一項に記載の樹脂
部材の溶着方法を用いて製造されたことを特徴とする溶
着樹脂部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001266877A JP2003071939A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 樹脂部材の溶着方法およびその方法を用いて製造された溶着樹脂部材 |
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