JP2021037666A - 樹脂成形品の接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂成形品の端縁同士の溶着部分の外径寸法が小さくなってしまうことを抑制できる樹脂成形品の接合方法を提供する。【解決手段】各ライナ部２１，２２の端縁をクランプ爪５０２，６０２に対する圧力制御によって所定のクランプ圧でクランプする圧力制御工程を行い、この圧力制御工程によって各ライナ部２１，２２の端縁それぞれの形状が所定形状とされた状態で、クランプ圧を解除すると共にクランプ爪５０２，６０２の位置を固定する位置制御を行い、この状態で、各ライナ部２１，２２の端縁を加熱溶融させて溶着させる。これにより、加熱工程において各端縁付近が内周側に変形してしまうことを抑制でき、所定形状の製品を作製することができる。【選択図】図８

Description

本発明は樹脂成形品の接合方法に係る。特に、本発明は、筒状の複数の樹脂成形品の端縁（開放側端縁）同士を溶着によって接合する方法に関する。

従来、特許文献１に開示されているように、筒状に成形された一対の樹脂成形品の端縁同士を接合する方法として、この端縁同士を溶着することが知られている。この特許文献１に開示されている樹脂成形品の接合方法は、筒状に成形された一対の樹脂成形品（特許文献１では管状部材と称している）の各端縁それぞれをクランプユニットによって外周側からクランプする。そして、これら樹脂成形品の端縁それぞれを加熱ヒータによって加熱溶融させ、これら樹脂成形品の端縁同士を突き合わせて溶着するようにしている。

特開２００４−２８４０４８号公報

しかしながら、樹脂成形品の各端縁それぞれをクランプユニットによって外周側からクランプした状態で各端縁それぞれを加熱溶融させた場合、各端縁付近の樹脂材料が軟化することに起因して、クランプユニットからのクランプ圧（外周側から内周側に向かう圧力；クランプ力）によって各端縁付近が内周側に変形してしまう可能性がある。

このような変形が生じてしまうと、樹脂成形品の端縁同士の溶着部分の外径寸法が、その他の部分の外径寸法よりも小さくなり、所定形状の製品を作製することができなくなる。

例えば、筒状に成形された一対の樹脂製のライナ部材の端縁同士を接合することで、圧力容器を構成する樹脂製ライナを作製する接合方法として適用した場合、一般に圧力容器は樹脂製ライナの外周面にカーボン繊維等の補強材が巻き付けられることになるが、前記溶着部分の外径寸法が小さくなっていることで、この溶着部分において樹脂製ライナと補強材との間に隙間が生じ、十分な強度が得られなくなる虞がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、樹脂成形品の端縁同士の溶着部分の外径寸法が小さくなってしまうことを抑制できる樹脂成形品の接合方法を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、筒状の一対の樹脂成形品の端縁同士を溶着によって接合する樹脂成形品の接合方法を前提とする。そして、この接合方法は、圧力制御工程、位置制御工程、加熱工程、加圧溶着工程を含んでいる。圧力制御工程では、前記各樹脂成形品の前記端縁を、該端縁の外周側から内周側に向かって移動可能なクランプ手段に対する圧力制御によって所定のクランプ圧でクランプする。位置制御工程では、前記圧力制御工程によって前記各樹脂成形品の前記端縁それぞれの形状が所定形状とされた状態で、前記クランプ圧を解除すると共に前記クランプ手段の位置を固定する位置制御を行う。加熱工程では、前記各樹脂成形品の前記端縁を加熱溶融させる。加圧溶着工程では、前記加熱溶融させた前記各樹脂成形品の前記端縁同士を接触させて溶着させる。

なお、ここでいう樹脂成形品の端縁は、樹脂成形品の開放端およびその周辺部を含む概念である。

この特定事項により、先ず、圧力制御工程において、各樹脂成形品の端縁は、外周側から内周側に向かって移動するクランプ手段からのクランプ圧を受けながらクランプされていく。そして、この圧力制御工程によって各樹脂成形品の端縁それぞれの形状が所定形状とされた状態で、位置制御工程に移り、クランプ圧を解除すると共にクランプ手段の位置を固定する。その後、各樹脂成形品の端縁を加熱溶融させ（加熱工程）、この端縁同士を接触させて溶着させる（加圧溶着工程）。前記加熱工程において各樹脂成形品の端縁付近の樹脂材料は軟化することになるが、この加熱工程にあっては、前記位置制御工程での位置制御によって、クランプ手段から各樹脂成形品の端縁へのクランプ圧は解除されているので、各端縁付近が内周側に変形してしまう（クランプ圧によって変形してしまう）といったことがなくなる。つまり、樹脂成形品の端縁同士の溶着部分の外径寸法が所定寸法よりも小さくなってしまうことを抑制できる（例えば、その他の部分の外径寸法よりも小さくなってしまうことを抑制できる）。その結果、所定形状の製品を作製することができる。

本発明では、各樹脂成形品の端縁をクランプ手段に対する圧力制御によって所定のクランプ圧でクランプする圧力制御工程を行い、この圧力制御工程によって各樹脂成形品の端縁それぞれの形状が所定形状とされた状態で、クランプ圧を解除すると共にクランプ手段の位置を固定する位置制御を行い、この状態で、各樹脂成形品の端縁を加熱溶融させて溶着させるようにしている。このため、加熱工程において各端縁付近が内周側に変形してしまうことを抑制でき、所定形状の製品を作製することができる。

実施形態に係る圧力容器の軸心方向に沿った断面図である。 接合装置の側面図である。 センタライナ部とサイドライナ部との接合作業の手順の概略を説明するための図である。 支持工程を説明するための図２相当図である。 センタライナ部の本クランプを行うための圧力制御工程を説明するための図２相当図である。 サイドライナ部の仮クランプを行う仮クランプ工程を説明するための図２相当図である。 芯出し加圧工程を説明するための図２相当図である。 サイドライナ部の本クランプを行うための圧力制御工程および各クランプユニットの位置制御工程を説明するための要部拡大図である。 加熱工程を説明するための図２相当図である。 加圧溶着工程を説明するための図２相当図である。 接合完了時点における図２相当図である。 変形例１における樹脂成形品のクランプ状態を示す断面図である。 変形例２における加熱工程を説明するための要部拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、圧力容器を作製するための方法（樹脂成形品の接合方法）として本発明を適用した場合について説明する。

−圧力容器の構成−
圧力容器を作製するための樹脂成形品の接合方法について説明する前に、圧力容器の構成について説明する。

図１は、圧力容器１の軸心方向に沿った断面図である。この図１に示すように、圧力容器１は、全体として密閉円筒状の容器本体２と、この容器本体２の長手方向の両端部に取り付けられた口金３，３とを備えている。

容器本体２の内部は、ガスを貯留する貯留空間５となっている。圧力容器１は、常圧のガスを充填することもできるし、常圧に比べて圧力が高められたガスを充填することもできる。例えば、燃料電池システムでは、高圧の状態で圧力容器１内に充填された燃料ガスを減圧して、燃料電池での発電に供することになる。

容器本体２は、ライナ１１（内殻）と補強部１２（外殻）とを有している。ライナ１１は、ガスバリア性に優れる樹脂材料から成る。補強部１２は、カーボン繊維とエポキシ樹脂とを含む繊維強化プラスチック（所謂ＦＲＰ）から成り、ライナ１１の外周に巻回形成されている。

口金３，３は、例えばステンレス等の金属で形成され、容器本体２において半球面状となっている端壁部の中心に設けられている。口金３，３の開口部の内周面には、めねじ（図示省略）が形成されており、配管やバルブアッセンブリ１４等の機能部品が、前記めねじを介して口金３にねじ込み接続可能となっている。なお、図１では、一方の口金３のみにバルブアッセンブリ１４を設けた例を二点鎖線で示している。

例えば、燃料電池システムに適用される圧力容器１は、バルブや継手等の配管要素を一体的に組み込んだバルブアッセンブリ１４を介して、貯留空間５と外部のガス流路（図示省略）との間が接続され、貯留空間５に水素が充填されると共に貯留空間５から水素が放出可能となっている。なお、圧力容器１の製造過程においては、口金３に配管が接続されて、貯留空間５内の圧力が調整される。なお、本実施形態では圧力容器１の両端部に口金３，３を設けているが、片方の端部のみに口金３を設けてもよい。

ライナ１１は、長手方向に亘って三分割されたライナ部（樹脂成形品）２１，２２，２３が赤外線溶着により互いに接合されて成るものである。すなわち、円筒状のセンタライナ部２１の両端縁に椀形状のサイドライナ部２２，２３の端縁がそれぞれ赤外線溶着により接合されていることで、中空のライナ１１が構成されている。

前記センタライナ部２１は、ライナ１１の軸心方向に沿って所定の長さをもって延在する円筒状に成形されている。

また、一対のサイドライナ部２２，２３は、それぞれライナ１１の軸心方向に沿って所定の長さをもって延在する胴部２２ａ，２３ａを有している。各胴部２２ａ，２３ａの軸心方向の両端側（センタライナ部２１側）は開放されている。つまり、この部分が開放側端縁となっている。各サイドライナ部２２，２３は、胴部２２ａ，２３ａの一端側（外側）の縮径された端部に成形された返し部２２ｂ，２３ｂと、この返し部２２ｂ，２３ｂの中央部に開口した連通部２２ｃ，２３ｃとを有している。

各返し部２２ｂ，２３ｂは、各サイドライナ部２２，２３の強度を確保する機能を有している。各返し部２２ｂ，２３ｂの外周面と補強部１２の端部との間に前記口金３，３が位置している。なお、口金３が片方の端部のみに設けられる場合には、一方のサイドライナ部２３については、返し部２３ｂおよび連通部２３ｃが成形されず、胴部２３ａおよび該胴部２３ａの一端側が閉塞端で成形される。

−接合装置−
次に、前記センタライナ部２１の両側（各端縁）にサイドライナ部２２，２３の端縁（開放側端縁）をそれぞれ溶着によって接合するための接合装置１００について説明する。

図２は接合装置１００の側面図である。この図２に示すように、接合装置１００は、ベース台２００、センタライナ部支持台（基台）３００、一対のサイドライナ部支持台（基台）４００，４００、一対のセンタライナ部クランプユニット５００，５００、一対のサイドライナ部クランプユニット６００，６００、基準プレート７００、一対の赤外線ランプ８００，８００、一対の加圧ユニット９００，９００を備えている。以下、それぞれについて説明する。

ベース台２００は、水平方向に延在するベースプレート２０１を備え、このベースプレート２０１が複数本の支持脚２０２，２０２によって支持されている。また、ベースプレート２０１の上面には水平方向（図２における左右方向）に沿って延在するガイドレール（図示省略）が設けられている。前記ベースプレート２０１およびガイドレールそれぞれの長さ寸法（図２における左右方向の寸法）は、前記圧力容器１における軸心方向に沿う方向の長さ寸法よりも十分に長く設定されている。

センタライナ部支持台３００は、前記センタライナ部２１を支持するものである（図４を参照）。このセンタライナ部支持台３００は、センタライナ部２１が載置される載置プレート３０１と、この載置プレート３０１の下面から鉛直下方に延びる脚部３０２とを備えている。載置プレート３０１の上面は、センタライナ部２１の外周面の形状に合致する曲率とされた断面円弧形状となっている。脚部３０２の下端は、ベースプレート２０１上に固定されている。なお、このセンタライナ部支持台３００は、ベースプレート２０１上をスライド移動自在となっていてもよい。この場合、例えば脚部３０２の下端に取り付けられたローラが前記ガイドレール上に載置され、該センタライナ部支持台３００をガイドレール上でスライド移動させるためのアクチュエータ（走行モータ等）が備えられることになる。

各サイドライナ部支持台４００，４００は、前記サイドライナ部２２，２３をそれぞれ支持するものである（図４を参照）。これらサイドライナ部支持台４００，４００は、サイドライナ部２２，２３がそれぞれ載置される載置プレート４０１，４０１と、この載置プレート４０１，４０１から鉛直上方に延在して前記口金３，３を保持する口金保持部４０２，４０２と、載置プレート４０１，４０１から鉛直下方に延びる脚部４０３，４０３とを備えている。この脚部４０３，４０３の下端は、前記ガイドレール上に載置されている（例えば脚部４０３，４０３の下端に取り付けられたローラがガイドレール上に載置されている）。このため、サイドライナ部支持台４００，４００は、このガイドレールに沿って水平方向（図２における左右方向）にスライド移動自在となっている。また、このサイドライナ部支持台４００，４００には、該サイドライナ部支持台４００，４００をガイドレール上でスライド移動させるための図示しないアクチュエータ（走行モータ等）が備えられている。

センタライナ部クランプユニット５００，５００は、前記センタライナ部２１の両端部分（長手方向の両端部分；端縁）を外周側から把持するものであり、前記センタライナ部支持台３００の両外側（図２における左右方向の両外側）に配設されている。このセンタライナ部クランプユニット５００，５００は、センタライナ部２１の外径よりも大きな内径を有する円環状のクランプ本体５０１，５０１と、このクランプ本体５０１，５０１の内周面に設けられて内周側に向かって進退自在とされたクランプ爪５０２，５０２，…とを有している。各クランプ爪５０２，５０２，…の内側面（クランプ状態においてセンタライナ部２１の外周面に当接する面）は、センタライナ部２１の外周面の曲率に略合致する円弧面となっている。各クランプ爪５０２，５０２，…は、それぞれ同期して内周側に向かって進退自在となっており、例えば周方向の８箇所に等角度間隔で配置されている。このクランプ爪５０２，５０２，…の本数はこれに限定されるものではなく、任意に設定可能である。

これらクランプ爪５０２，５０２，…を進退移動させるための動力源は、サーボモータからの動力やエア圧や油圧が適用されている。例えば、クランプ本体５０１の内部に、サーボモータからの動力を受けることで各クランプ爪５０２，５０２，…それぞれを同期して内周側に向かって進退移動させるカム機構が収容されており、サーボモータからの動力を調整することによって各クランプ爪５０２，５０２，…のセンタライナ部２１の外周面に対するクランプ圧および各クランプ爪５０２，５０２，…の進退移動位置（クランプ本体５０１の内面からの突出寸法）が調整されるようになっている。

また、このセンタライナ部クランプユニット５００，５００は、前記クランプ本体５０１，５０１の下側に配設された脚部５０３，５０３を備えている。この脚部５０３，５０３の下端は、前記ガイドレール上に載置されている（例えば脚部５０３，５０３の下端に取り付けられたローラがガイドレール上に載置されている）。このため、センタライナ部クランプユニット５００，５００も、このガイドレールに沿って水平方向（図２における左右方向）にスライド移動自在となっている。また、このセンタライナ部クランプユニット５００，５００にも、該センタライナ部クランプユニット５００，５００をガイドレール上でスライド移動させるための図示しないアクチュエータ（走行モータ等）が備えられている。

サイドライナ部クランプユニット６００，６００は、それぞれサイドライナ部２２，２３の端縁（開放側の端縁）を外周側から把持するものであり、前記センタライナ部クランプユニット５００，５００の両外側（図２における左右方向の両外側）に配設されている。このサイドライナ部クランプユニット６００，６００は、サイドライナ部２２，２３の外径よりも大きな内径を有する円環状のクランプ本体６０１，６０１と、このクランプ本体６０１，６０１の内周面に設けられて内周側に向かって進退自在とされたクランプ爪６０２，６０２，…とを有している。各クランプ爪６０２，６０２，…の内側面（クランプ状態においてサイドライナ部２２，２３の外周面に当接する面）は、サイドライナ部２２，２３の外周面の曲率に略合致する円弧面となっている。各クランプ爪６０２，６０２，…は、前述したセンタライナ部クランプユニット５００の各クランプ爪５０２，５０２，…と同様に、それぞれ同期して内周側に向かって進退自在となっており、例えば周方向の８箇所に等角度間隔で配置されている。このクランプ爪６０２，６０２，…の本数もこれに限定されるものではなく、任意に設定可能である。

これらクランプ爪６０２，６０２，…を進退移動させるための動力源も、サーボモータからの動力やエア圧や油圧が適用されている。例えば、クランプ本体６０１の内部に、サーボモータからの動力を受けることで各クランプ爪６０２，６０２，…それぞれを同期して内周側に向かって進退移動させるカム機構が収容されており、サーボモータからの動力を調整することによって各クランプ爪６０２，６０２，…のサイドライナ部２２，２３の外周面に対するクランプ圧および各クランプ爪６０２，６０２，…の進退移動位置（クランプ本体６０１の内面からの突出寸法）が調整されるようになっている。

また、このサイドライナ部クランプユニット６００，６００は、前記クランプ本体６０１，６０１の下側に配設された脚部６０３，６０３を備えている。この脚部６０３，６０３の下端は、前記ガイドレール上に載置されている（例えば脚部６０３，６０３の下端に取り付けられたローラがガイドレール上に載置されている）。このため、サイドライナ部クランプユニット６００，６００も、このガイドレールに沿って水平方向（図２における左右方向）にスライド移動自在となっている。また、このサイドライナ部クランプユニット６００，６００にも、該サイドライナ部クランプユニット６００，６００をガイドレール上でスライド移動させるための図示しないアクチュエータ（走行モータ等）が備えられている。

本実施形態に係る接合装置１００の特徴の一つとして、センタライナ部クランプユニット５００のクランプ本体５０１の内面形状と、サイドライナ部クランプユニット６００のクランプ本体６０１の内面形状とは、同一の形状（同一の円形状）であり、それぞれの軸心位置は同一軸心上（接合装置１００の長手方向に沿う方向に延在する同一軸心上）に配設されている。このため、センタライナ部クランプユニット５００の各クランプ爪５０２，５０２，…が前進移動してセンタライナ部２１がクランプされた状態で、且つサイドライナ部クランプユニット６００の各クランプ爪６０２，６０２，…が前進移動してサイドライナ部２２がクランプされた状態において、これらクランプ爪５０２，５０２，…、６０２，６０２，…の前進移動位置が略一致している場合（後述する本クランプが行われている状態）では、センタライナ部２１の軸心とサイドライナ部２２の軸心も同一軸心上に位置することになる。また、センタライナ部クランプユニット５００の各クランプ爪５０２，５０２，…は、それぞれ同期して内周側に向かって進退自在となっているので、これら各クランプ爪５０２，５０２，…によってセンタライナ部２１がクランプされた状態にあっては、このセンタライナ部２１の断面形状は略真円形状となる。同様に、サイドライナ部クランプユニット６００の各クランプ爪６０２，６０２，…それぞれも同期して内周側に向かって進退自在となっているので、これら各クランプ爪６０２，６０２，…によってサイドライナ部２２がクランプされた状態にあっては、このサイドライナ部２２の断面形状も略真円形状となる。

基準プレート７００は、一方のサイドライナ部クランプユニット（図２において右側に位置するサイドライナ部クランプユニット）６００に取り付けられた平板状の板材で成る。この基準プレート７００は、鉛直方向に沿うように配設されている。このため、この基準プレート７００にセンタライナ部２１の一方側の端縁が当接されると（図４に示すように端縁が当接されると）、この端縁が鉛直方向に沿うようにセンタライナ部２１の姿勢が矯正されることになる。

赤外線ランプ８００，８００は、後述する加熱工程においてセンタライナ部２１の端縁およびサイドライナ部２２，２３の端縁それぞれに赤外線（近赤外線）を照射することによってこれら端縁を加熱溶融させるものである。この赤外線ランプ８００，８００は、センタライナ部２１およびサイドライナ部２２，２３の外径よりも大きな内径を有する円環状のランプ本体８０１，８０１を有している。このランプ本体８０１，８０１は内周側に向けて赤外線を照射する構成となっている。

また、この赤外線ランプ８００，８００は、前記ベースプレート２０１の下側に配設されて鉛直方向に沿って延在する昇降ガイドレール８０２，８０２を備えており、前記ランプ本体８０１，８０１が、この昇降ガイドレール８０２，８０２に沿って昇降可能となっている。このため、赤外線ランプ８００，８００には、ランプ本体８０１，８０１を昇降ガイドレール８０２，８０２に沿って昇降させるための図示しないアクチュエータ（昇降用モータ等）が備えられている。ランプ本体８０１が下端位置まで降下された状態では、該ランプ本体８０１は、ベースプレート２０１の下側に退避することになる（図２を参照）。一方、ランプ本体８０１が上端位置まで上昇された状態では、該ランプ本体８０１は、センタライナ部クランプユニット５００のクランプ本体５０１とサイドライナ部クランプユニット６００のクランプ本体６０１との間に位置し、これらクランプ本体５０１，６０１それぞれにクランプされたセンタライナ部２１およびサイドライナ部２２，２３の各端縁を加熱溶融させることが可能になる（図９を参照）。

加圧ユニット９００，９００は、センタライナ部２１の端縁に向けてサイドライナ部２２，２３の端縁を押し当てるためのものであり（図８を参照）、前記サイドライナ部支持台４００，４００の両外側（図２における左右方向の両外側）に配設されている。この加圧ユニット９００，９００は、ユニット台９０１，９０１上にサーボプレス９０２が載置された構成となっている。サーボプレス９０２は、図２における左右方向に進退移動自在となっており、サイドライナ部２２，２３の端縁に押圧力を作用させることで該サイドライナ部２２，２３の端縁をセンタライナ部２１の端縁に向けて押し当てるようになっている。また、このサーボプレス９０２は、その先端（サイドライナ部２２，２３に当接する先端）が略円錐状となっており、このサイドライナ部２２，２３に対して点接触により押圧力を作用させるようになっている。また、ユニット台９０１の下部は、前記ガイドレール上に載置されている（例えばユニット台９０１の下部に取り付けられたローラがガイドレール上に載置されている）。このため、加圧ユニット９００，９００は、このガイドレールに沿って水平方向（図２における左右方向）にスライド移動自在となっている。この加圧ユニット９００，９００にも、該加圧ユニット９００，９００をガイドレール上でスライド移動させるための図示しないアクチュエータ（走行モータ等）が備えられている。

前述の如く構成された接合装置１００は、前記各アクチュエータやサーボモータ等を制御するための図示しないコントローラを備えており、このコントローラからの指令信号に応じて各アクチュエータやサーボモータ等が制御され、後述する接合作業（センタライナ部２１の各端縁にサイドライナ部２２，２３の端縁を溶着により接合する作業）を行うようになっている。

−接合作業−
次に、前述した接合装置１００によって行われる接合作業（センタライナ部２１の各端縁にサイドライナ部２２，２３の端縁を溶着により接合する作業）について説明する。

この接合作業では、センタライナ部２１および各サイドライナ部２２，２３を各支持台３００，４００に支持させる支持工程を行った後、図３（センタライナ部２１とサイドライナ部２２との接合作業の手順の概略を説明するための図）に示すように、センタライナ部２１を本クランプする第１の圧力制御工程、サイドライナ部２２を仮クランプする仮クランプ工程、芯出し加圧工程、サイドライナ部２２を本クランプする第２の圧力制御工程、各ライナ部２１，２２を本クランプした状態で圧力制御工程から切り替えられる位置制御工程、加熱工程、および、加圧溶着工程が順に行われる。ここで、前記第１の圧力制御工程および第２の圧力制御工程が本発明でいう圧力制御工程に相当する。

（支持工程）
支持工程は、図４に示すように、前記センタライナ部２１の各端縁に対して各サイドライナ部２２，２３の端縁が所定距離を存して対向するように、センタライナ部２１をセンタライナ部支持台３００上に支持すると共に、サイドライナ部２２，２３それぞれをサイドライナ部支持台４００，４００上に支持する工程である。

つまり、センタライナ部支持台３００の載置プレート３０１上にセンタライナ部２１を横置き状態（軸心が水平方向に延在する状態）で載置すると共に、サイドライナ部支持台４００，４００の載置プレート４０１，４０１上にサイドライナ部２２，２３をそれぞれ横置き状態（軸心が水平方向に延在する状態）で載置する。この際、センタライナ部２１の各端縁と各サイドライナ部２２，２３の端縁との間に十分な間隔が存在するように各サイドライナ部支持台４００，４００の位置が前記アクチュエータの作動によって設定されている。

また、この支持工程では、センタライナ部２１の一方側の端縁（図４における右側の端縁）が基準プレート７００に当接するようにサイドライナ部クランプユニット６００が移動される。例えば、センタライナ部２１の一方側の端縁周辺がセンタライナ部クランプユニット５００によってクランプされた状態でサイドライナ部クランプユニット６００が移動して、基準プレート７００をセンタライナ部２１の一方側の端縁に当接させる。前述したように基準プレート７００は鉛直方向に沿うように配設されているため、この基準プレート７００にセンタライナ部２１の一方側の端縁が当接した状態では、この端縁が鉛直方向に沿うようにセンタライナ部２１の姿勢が矯正される。例えば、この端縁が高い精度で成形されており、センタライナ部２１の軸心に対して直交している場合には、センタライナ部支持台３００に載置されているセンタライナ部２１の軸心は水平方向に沿う方向となる。

なお、この支持工程にあっては、サイドライナ部支持台４００，４００の載置プレート４０１，４０１上に載置されているサイドライナ部２２，２３は、前記口金保持部４０２，４０２によって口金３，３が保持されていてもよいし、口金３，３が保持されておらず、単に載置プレート４０１，４０１上に載置された状態となっていてもよい。

（第１の圧力制御工程）
第１の圧力制御工程（センタライナ部２１の本クランプを行うための圧力制御工程）は、図５に示すように、センタライナ部２１の一方側（図５における左側）の端縁部分（端縁よりも僅かに中央側の部分）の位置にセンタライナ部クランプユニット５００を移動させる。そして、センタライナ部クランプユニット５００によるセンタライナ部２１のクランプ（所定のクランプ圧でのクランプ）が行われる。センタライナ部クランプユニット５００に備えられているクランプ爪５０２，５０２，…はそれぞれ同期して内周側に向かって進退自在となっているため、各クランプ爪５０２，５０２，…によってセンタライナ部２１の端縁部分がクランプされた状態では、このセンタライナ部２１の軸心とセンタライナ部クランプユニット５００のクランプ本体５０１の軸心とが一致することになる。また、クランプ爪５０２，５０２，…の前進位置は、センタライナ部２１の端縁部分を所定の円形状にする位置に制御される。例えば、センタライナ部２１の端縁部分の外径寸法がセンタライナ部２１の軸心方向の中央部分の外径寸法に一致する外径寸法となるようにクランプ爪５０２，５０２，…の前進位置は制御される。

（仮クランプ工程）
仮クランプ工程（サイドライナ部２２を仮クランプする工程）は、図６に示すように、サイドライナ部２２の一方側（図６における右側）の端縁部分の位置にサイドライナ部クランプユニット６００を移動させる。そして、サイドライナ部クランプユニット６００によるサイドライナ部２２のクランプが行われる。サイドライナ部クランプユニット６００に備えられているクランプ爪６０２，６０２，…もそれぞれ同期して内周側に向かって進退自在となっているため、各クランプ爪６０２，６０２，…によってサイドライナ部２２がクランプされることになる。本工程はサイドライナ部２２を仮クランプする工程であるため、各クランプ爪６０２，６０２，…によるクランプ圧は、前記第１の圧力制御工程におけるセンタライナ部２１に対するクランプ圧よりも小さく設定されており、サイドライナ部クランプユニット６００のスライド移動に伴ってサイドライナ部２２も移動できる程度の圧力となっている。

（芯出し加圧工程）
芯出し加圧工程は、図７に示すように、センタライナ部２１の一方側の端縁（図７における左側の端縁）に対して一方側のサイドライナ部２２の端縁を押し当てて、これら両者を隙間無く当接させる工程である。

つまり、センタライナ部２１およびサイドライナ部２２の端縁同士を、その全周囲が接触するように当接させた状態で、後述する第２の圧力制御工程によってサイドライナ部２２の本クランプを行うための位置合わせを行う工程である。

具体的には、加圧ユニット９００を移動させてサーボプレス９０２の先端をサイドライナ部２２に当接させ、このサーボプレス９０２によってサイドライナ部２２をセンタライナ部２１に向けて押圧する。これにより、サイドライナ部２２の端縁がセンタライナ部２１の端縁に向けて押し当てられる。この際、サイドライナ部２２は未だ仮クランプ状態であるため、僅かに姿勢の変化が可能であり、これによって、センタライナ部２１およびサイドライナ部２２の端縁同士が、その全周囲に亘って接触するように当接されることになる。つまり、サイドライナ部２２の姿勢変化によって、端縁同士の全周囲が接触するように当接されることになる。なお、この芯出し加圧工程では、加圧ユニット９００を使用することなくサイドライナ部クランプユニット６００のスライド移動のみによって、センタライナ部２１の一方側の端縁に対して一方側のサイドライナ部２２の端縁を押し当てるようにしてもよい。

（第２の圧力制御工程）
第２の圧力制御工程（サイドライナ部２２の本クランプを行うための圧力制御工程）は、図８に示すように、仮クランプ位置にあったサイドライナ部クランプユニット６００の各クランプ爪６０２，６０２，…を更に内周側に向かって前進移動させ、これによって、これらクランプ爪６０２，６０２，…によってサイドライナ部２２の端縁部分がクランプ（所定のクランプ圧でのクランプ）される。このクランプ状態では、このサイドライナ部２２の軸心とサイドライナ部クランプユニット６００のクランプ本体６０１の軸心とが一致することになる。前述したようにセンタライナ部クランプユニット５００のクランプ本体５０１およびサイドライナ部クランプユニット６００のクランプ本体６０１の軸心位置は同一軸心上（接合装置１００の長手方向に沿う方向に延在する同一軸心上）に配設されているため、このようにしてサイドライナ部２２の端縁部分がクランプされた状態にあっては、センタライナ部クランプユニット５００の各クランプ爪５０２，５０２，…が前進移動してセンタライナ部２１がクランプされた状態における該センタライナ部２１の軸心と、サイドライナ部クランプユニット６００の各クランプ爪６０２，６０２，…が前進移動してサイドライナ部２２がクランプされた状態における該サイドライナ部２２の軸心も同一軸心上に位置することになる。つまり、センタライナ部２１の端縁とサイドライナ部２２の端縁とは、共に高い真円度を有した同一形状となり且つ軸心位置が互いに一致された状態となって当接されることになる。即ち、クランプ前に形状のバラツキがあったとしても、各圧力工程によって、このバラツキが解消された状態でセンタライナ部２１の端縁とサイドライナ部２２の端縁とが当接されることになる。

（位置制御工程）
位置制御工程では、前記第２の圧力制御工程が完了した時点、つまり、センタライナ部２１の端縁とサイドライナ部２２の端縁との外形形状が同一形状となり且つ軸心位置が互いに一致された状態となった時点において、センタライナ部クランプユニット５００の各クランプ爪５０２，５０２，…のクランプ圧を解除し、この各クランプ爪５０２，５０２，…の位置を固定すると共に、サイドライナ部クランプユニット６００の各クランプ爪６０２，６０２，…のクランプ圧を解除し、この各クランプ爪６０２，６０２，…の位置を固定する。つまり、前記サーボモータ等の制御によってクランプ圧を解除して各クランプ爪６０２，６０２，…の位置を固定する。これにより、センタライナ部２１の端縁およびサイドライナ部２２の端縁はそれぞれ外力（クランプ圧）を受けない状態で各クランプ爪５０２，５０２，…、６０２，６０２，…によって保持された状態となる。また、前記コントローラは、この状態における各クランプ爪５０２，５０２，…、６０２，６０２，…の位置を記憶する。

（加熱工程）
加熱工程は、図９に示すように、センタライナ部２１の端縁とサイドライナ部２２の端縁とを離間させた状態で、これら端縁に赤外線ランプ８００から赤外線を照射することによって加熱溶融させる工程である。

具体的には、センタライナ部２１の端縁とサイドライナ部２２の端縁との間に、赤外線ランプ８００のランプ本体８０１が挿入可能となる程度の隙間を生じさせるようにサイドライナ部２２を後退移動（図９における左側へ移動）させる。この際、サイドライナ部支持台４００、サイドライナ部クランプユニット６００および加圧ユニット９００が一体となってスライド移動して前記隙間を生じさせる。

その後、赤外線ランプ８００のランプ本体８０１が昇降ガイドレール８０２に沿って上昇し、各ライナ部２１，２２の端縁に近接される。そして、ランプ本体８０１への通電を行って各端縁に赤外線を照射することにより加熱溶融させる。この赤外線の照射時間は、各端縁に所定の溶融量が得られるように、赤外線の光量や各ライナ部２１，２２の材質等に応じて実験的に求められている。例えば６０ｓｅｃ程度に設定される。

この加熱工程にあっては、センタライナ部２１の端縁付近およびサイドライナ部２２の端縁付近は熱によって軟化することになるが、前述したように、位置制御工程によって、各クランプ爪５０２，５０２，…、６０２，６０２，…のクランプ圧は解除され、各クランプ爪５０２，５０２，…、６０２，６０２，…の位置が固定されているため、センタライナ部２１の端縁付近およびサイドライナ部２２の端縁付近が内周側に変形してしまう（クランプ圧によって変形してしまう）といったことはない。

（加圧溶着工程）
加圧溶着工程は、図１０に示すように、前記加熱溶融された各ライナ部２１，２２の端縁同士を接触させて溶着させる工程である。

具体的には、前記加熱工程において所定量の溶融量が得られて該加熱工程が終了した後、赤外線ランプ８００のランプ本体８０１を昇降ガイドレール８０２に沿って下降させ、該ランプ本体８０１を各ライナ部２１，２２の端縁から退避させる。その後、サイドライナ部支持台４００、サイドライナ部クランプユニット６００および加圧ユニット９００をセンタライナ部２１に向けて前進移動させる。これにより、サイドライナ部２２もセンタライナ部２１に向けて前進移動することになり、該サイドライナ部２２の端縁がセンタライナ部２１の端縁に当接する。この状態で、サーボプレス９０２によってサイドライナ部２２をセンタライナ部２１に向けて押圧する。これにより、サイドライナ部２２の端縁がセンタライナ部２１の端縁に向けて押し当てられ、これら端縁が一体的に溶着されることになる。これにより、加熱によって溶融した樹脂（各ライナ部２１，２２の端縁を構成している樹脂材料）の一部がビードとして内側に向けて流れ込むことになる。

この状態を所定時間（例えば１０ｓｅｃ程度）保持し、樹脂材料が冷却固化（ビードが冷却固化）された後、サーボプレス９０２による押圧を解除する。

以上の動作により、センタライナ部２１の左側の端縁に対するサイドライナ部２２の接合作業が完了する。

その後、センタライナ部２１の右側の端縁に対するサイドライナ部２３の接合作業が開始される。この接合作業も前述した接合作業（センタライナ部２１の左側の端縁に対するサイドライナ部２２の接合作業）と同様に行われることになる。

そして、このセンタライナ部２１の右側の端縁に対するサイドライナ部２３の接合作業が完了した状態が図１１に示す状態である。

このようにしてセンタライナ部２１および各サイドライナ部２２，２３が一体的に溶着されてライナ１１が作製された後、該ライナ１１が接合装置１００から取り出される。

−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態では、各ライナ部２１，２２の端縁を各クランプユニット５００，６００のクランプ爪５０２，５０２，…、６０２，６０２，…に対する圧力制御によって所定のクランプ圧でクランプする圧力制御工程（前記第１の圧力制御工程および前記第２の圧力制御工程）を行い、これらの圧力制御工程によって各ライナ部２１，２２の端縁それぞれの形状が所定形状とされた状態で、クランプ圧を解除すると共にクランプ爪５０２，５０２，…、６０２，６０２，…の位置を固定する位置制御を行い、この状態で、各ライナ部２１，２２の端縁を加熱溶融させて溶着させるようにしている。このため、加熱工程において各ライナ部２１，２２の端縁付近が内周側に変形してしまうことを抑制できる。つまり、各ライナ部２１，２２の端縁同士の溶着部分の外径寸法が、その他の部分の外径寸法よりも小さくなってしまうことを抑制できる。その結果、所定形状の製品（ライナ１１）を作製することができる。

特に、前述した圧力容器１の場合、ライナ１１の外周面にカーボン繊維等の補強材（前記補強部１２を構成する補強材）が巻き付けられることになる。この場合に、前記溶着部分の外径寸法が小さくなっていると、この溶着部分においてライナと補強材との間に隙間が生じ、十分な強度が得られなくなる虞がある。これに対し、本実施形態にあっては、前記溶着部分の外径寸法が小さくなってしまうことを抑制できるため、この溶着部分においてライナ１１と補強材との間に隙間を生じさせないようにすることができ、圧力容器１に十分な強度を得ることができる。

また、前記特許文献１では、樹脂成形品の端縁同士を溶着するに際し、各樹脂成形品に加圧ガスによって内圧を付加するようにしている。この場合、各樹脂成形品の端縁部分が外周側に拡がってしまう可能性があり、樹脂成形品の端縁同士の溶着部分の溶着強度が低下してしまう可能性があった。これに対し、本実施形態では、各樹脂成形品（各ライナ部２１，２２，２３）の端縁の形状を適正に維持しながら端縁同士を溶着することができるため、溶着部分の溶着強度を十分に確保することができる。また、樹脂材料の伸長を抑制できるため、樹脂材料の結晶化度を大きく変化させてしまうこともない。

−他の実施形態−
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

例えば、前記実施形態では、赤外線溶着によりセンタライナ部２１とサイドライナ部２２，２３とを接合するようにしていた。本発明はこれに限らず、非接触での熱板溶着を行う場合、赤外線溶着と熱板溶着とを併用する場合、振動溶着を行う場合等に対しても適用することが可能である。

また、前記実施形態では、圧力容器１を作製するためのライナ部２１，２２，２３を溶着によって接合する方法として本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、種々の樹脂成形品を溶着によって接合する方法として適用することが可能である。また、３個の樹脂成形品を一体的に接合する場合に限らず、２個の樹脂成形品を一体的に接合する場合や、４個以上の樹脂成形品を一体的に接合する場合にも本発明は適用可能である。

また、前記実施形態では、円筒形状の樹脂成形品（ライナ部２１，２２，２３）を溶着によって接合する方法について説明した。本発明はこれに限らず、楕円筒形状の樹脂成形品や多角形の筒状の樹脂成形品を溶着によって接合する方法として適用することも可能である。図１２は、断面が正方形状のセンタライナ部２１を４個のクランプ爪５０２，５０２，…でクランプ（４方向からクランプ）した状態を示している。この場合、サイドライナ部２２，２３に対するクランプ爪６０２，６０２，…のクランプも４方向から行われることになる。このように、樹脂成形品（ライナ部２１，２２，２３）の断面形状に応じてクランプ爪５０２，６０２の個数や形状を変更することにより、種々の断面形状の樹脂成形品に対して本発明は適用することが可能である。

また、前記実施形態では、センタライナ部２１の端縁とサイドライナ部２２の端縁との外形形状が同一形状であり且つ軸心位置が互いに一致された状態でこれらライナ部２１，２２同士を溶着させるようにしていた。本発明はこれに限らず、図１３に示すように、センタライナ部２１とサイドライナ部２２との軸心位置が互いにずれた状態でこれらライナ部２１，２２同士を溶着させる場合にも適用が可能である。

本発明は、筒状の複数の樹脂成形品の開放側端縁同士を赤外線溶着によって接合することで圧力容器を作製する方法に適用可能である。

２１ センタライナ部（樹脂成形品）
２２，２３ サイドライナ部（樹脂成形品）
１００ 接合装置
５００ センタライナ部クランプユニット
６００ サイドライナ部クランプユニット
５０２，６０２ クランプ爪（クランプ手段）
８００ 赤外線ランプ
９００ 加圧ユニット

Claims (1)

1. 筒状の一対の樹脂成形品の端縁同士を溶着によって接合する樹脂成形品の接合方法において、
   前記各樹脂成形品の前記端縁を、該端縁の外周側から内周側に向かって移動可能なクランプ手段に対する圧力制御によって所定のクランプ圧でクランプする圧力制御工程と、
   前記圧力制御工程によって前記各樹脂成形品の前記端縁それぞれの形状が所定形状とされた状態で、前記クランプ圧を解除すると共に前記クランプ手段の位置を固定する位置制御を行う位置制御工程と、
   前記各樹脂成形品の前記端縁を加熱溶融させる加熱工程と、
   前記加熱溶融させた前記各樹脂成形品の前記端縁同士を接触させて溶着させる加圧溶着工程と、を含むことを特徴とする樹脂成形品の接合方法。

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