JP7067329B2

JP7067329B2 - 樹脂成形品の接合方法

Info

Publication number: JP7067329B2
Application number: JP2018132910A
Authority: JP
Inventors: 直紀都築; 樹木村; 瀟劉; 弘樹原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2022-05-16
Anticipated expiration: 2038-07-13
Also published as: JP2020011385A

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、樹脂成形品同士を溶着によって接合することで圧力容器を作製することが行われている。この特許文献１には、略円筒状に成形された一対の樹脂製のライナの各端縁を赤外線によってそれぞれ加熱溶融させ、これらライナの端縁同士を突き合わせて溶着することで圧力容器を作製することが開示されている。

特開２０１６－２１７３６１号公報

この種の接合方法において求められることは、各樹脂成形品（前記樹脂製のライナ）同士の接合部分の接合強度を周方向の全体に亘って均一且つ十分に確保することである。

一般に、各樹脂成形品の端縁同士を溶着する場合、加熱によって溶融した樹脂（樹脂成形品の端縁を構成している樹脂材料）の一部がビードとして圧力容器の内側に向けて流れ込み、それが冷却固化することで両者の接合強度が高められることになる。このため、各樹脂成形品同士の接合部分の接合強度を周方向の全体に亘って均一且つ十分に確保するためには、前記ビードの量が周方向の全体に亘って均一且つ適切に得られるようにしておく必要がある。

しかしながら、樹脂成形品は射出成形や押出成形によって作製されるため、それぞれの端縁の平面度や平行度を高い精度で成形するには限界がある。このため、各樹脂成形品同士の軸心を一致させた状態でこれら樹脂成形品の端縁同士を突き合わせて溶着（圧着）する場合に、端縁の片当たりが発生し、周方向の一部ではビードの量が不足して、その部分では十分な接合強度が得られない可能性がある。

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、筒状の複数の樹脂成形品の端縁同士を溶着によって接合する場合に、各樹脂成形品同士の接合部分での接合強度を周方向の全体に亘って均一に確保することが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、筒状の複数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、支持工程、クランプ工程、加熱溶融工程、溶着工程を備えている。支持工程では、互いに端縁同士が溶着される一対の前記樹脂成形品を第１の樹脂成形品および第２の樹脂成形品とした場合に、軸心が水平方向に延在する状態とされた前記第１の樹脂成形品における、前記第２の樹脂成形品の端縁に溶着される端縁とは反対側の端縁に対し、鉛直方向に沿って配設された基準プレートを当接させることにより、前記第１の樹脂成形品の前記反対側の端縁が鉛直方向に沿うように当該第１の樹脂成形品の姿勢を矯正した状態で、前記第１の樹脂成形品および前記第２の樹脂成形品における互いに溶着される端縁同士が対向するように前記各樹脂成形品を基台上に支持する。クランプ工程では、前記支持工程の後、前記第１の樹脂成形品の前記反対側の端縁を前記基準プレートに当接させた状態のまま、前記第１の樹脂成形品および前記第２の樹脂成形品における互いに溶着される前記端縁同士を、その全周囲が接触するように当接させた状態で、これら樹脂成形品の姿勢を維持したまま、当該各樹脂成形品をクランプする。加熱溶融工程では、前記クランプ工程の後、前記第１の樹脂成形品および前記第２の樹脂成形品における互いに溶着される前記端縁同士を離間させた状態で、これら端縁を加熱溶融させる。溶着工程では、前記加熱溶融させた前記第１の樹脂成形品および前記第２の樹脂成形品の前記端縁同士を接触させて溶着させる。

この特定事項により、先ず、支持工程で、基台上に各樹脂成形品をその端縁同士が対向するように支持する。そして、各樹脂成形品の端縁同士を、その全周囲が接触するように当接させた状態で、各樹脂成形品の姿勢を維持したまま、樹脂成形品をクランプする（クランプ工程）。この際、前記支持工程において樹脂成形品の端縁同士の平行度が得られていなかったとしても、各樹脂成形品の端縁同士を当接させることでこの平行度が得られる。そして、この各樹脂成形品の姿勢を維持したままクランプすることになるので、その後、各樹脂成形品の端縁同士を離間させたとしても、両者の平行度は維持されることになる。その後、各樹脂成形品の端縁同士を離間させた状態で、この端縁を加熱溶融させ（加熱溶融工程）、この端縁同士を接触させて溶着させる（溶着工程）。つまり、各樹脂成形品は端縁同士の平行度が維持された状態で接触されて溶着されることになる。このため、各樹脂成形品の端縁同士を接触させて（突き合わせて）溶着する場合に片当たりが発生し難くなり、前記ビードの量を周方向の全体に亘って均一に得ることができて、各樹脂成形品同士の接合部分での接合強度を周方向の全体に亘って均一に確保することができる。
また、前記基準プレートは、前記第１の樹脂成形品の前記反対側の端縁に溶着される第３の樹脂成形品をクランプするクランプユニットに取り付けられており、前記第１の樹脂成形品および前記第２の樹脂成形品の前記端縁同士が溶着された後、前記第１の樹脂成形品の前記反対側の端縁と前記第３の樹脂成形品の端縁との接合作業に当たっては、前記基準プレートが、前記クランプユニットから離脱されて、前記第１の樹脂成形品の前記反対側の端縁と前記第３の樹脂成形品の前記端縁との接触を可能にする。

本発明では、各樹脂成形品の端縁同士をその全周囲が接触するように一旦当接させた状態でクランプし、その後、端縁同士を離間させた状態でこの端縁を加熱溶融させた後に該端縁同士を溶着させるようにしている。このため、各樹脂成形品の端縁同士を接触させて溶着する場合に片当たりが発生し難くなり、前記ビードの量を周方向の全体に亘って均一に得ることができて、各樹脂成形品同士の接合部分での接合強度を周方向の全体に亘って均一に確保することができる。

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。支持工程を説明するための図２相当図である。クランプ工程を説明するための図２相当図である。加熱溶融工程を説明するための図２相当図である。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。

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、圧着ユニット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３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３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）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，…は、それぞれ独立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、エア圧や油圧が適用されている。例えば、クランプ本体５０１に設けられた図示しない複数のシリンダ内それぞれにクランプ爪５０２，５０２，…が収容されており、このシリンダ内に作用させる流体圧（エア圧や油圧）を個別に調整することによって、各クランプ爪５０２，５０２，…が、それぞれ独立して内周側に向かって進退移動することになる。

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，…は、それぞれ独立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は、エア圧や油圧が適用されている。各クランプ爪６０２，６０２，…それぞれを独立して内周側に向かって進退移動させるための機構は、前述したセンタライナ部クランプユニット５００のものと同様である。

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。

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３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、後述する加熱溶融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５を参照）。

圧着ユニット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４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。この圧着ユニット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、圧着ユニット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。この圧着ユニット９００，９００にも、該圧着ユニット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。

－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、支持工程、クランプ工程、加熱溶融工程、および、溶着工程が順に行われる。

（支持工程）
支持工程は、図３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３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。

（クランプ工程）
クランプ工程は、図４に示すように、センタライナ部２１の一方側の端縁（図４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の端縁を当接させ、その状態で、センタライナ部クランプユニット５００によってセンタライナ部２１の端縁周辺を外周側から把持すると共に、サイドライナ部クランプユニット６００によってサイドライナ部２２を外周側から把持する工程である。

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、これらセンタライナ部２１およびサイドライナ部２２の姿勢を維持したまま、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、および、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のクランプを行う。

具体的には、基準プレート７００に当接されたセンタライナ部２１の一方側（図４における左側）の端縁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。また、圧着ユニット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は未だクランプされていないため、姿勢の変化が自在であり、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。

このようにして端縁同士の全周囲が接触するように当接された状態で、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のクランプおよび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。各クランプユニット５００，６００に備えられているクランプ爪５０２，５０２，…、６０２，６０２，…はそれぞれ独立して内周側に向かって進退自在となっているため、前述したセンタライナ部２１およびサイドライナ部２２それぞれの姿勢を維持したまま、つまり、センタライナ部２１およびサイドライナ部２２それぞれの端縁同士を、その全周囲に亘って接触させた状態のまま各ライナ部２１，２２がクランプされることになる。

例えば、サイドライナ部２２がセンタライナ部２１側に向かって僅かに下向きに傾斜した姿勢となることで、センタライナ部２１およびサイドライナ部２２の端縁同士が全周囲に亘って接触する状態である場合には、各クランプ爪６０２，６０２，…にあっては、上側に位置するクランプ爪６０２，６０２，…ほど内周側に向かう前進量が多くなり（下側に位置するクランプ爪６０２，６０２，…ほど内周側に向かう前進量が少なくなり）、これによって、サイドライナ部２２の傾斜姿勢を維持したまま該サイドライナ部２２がクランプされることになる。また、前述したように、サーボプレス９０２はその先端（サイドライナ部２２に当接する先端）が略円錐状となっているのでサイドライナ部２２の姿勢変化が容易となっている。

これにより、前記支持工程において仮にセンタライナ部２１の端縁とサイドライナ部２２の端縁との間での平行度が得られていなかったとしても、これら端縁同士を当接させることでこの平行度が得られる。そして、これらセンタライナ部２１およびサイドライナ部２２の姿勢を維持したまま各クランプユニット５００，６００によってクランプすることになるので、その後、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としても、両者の平行度は維持されることになる。

（加熱溶融工程）
加熱溶融工程は、図５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５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および圧着ユニット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。

（溶着工程）
溶着工程は、図６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、前記加熱溶融工程において所定量の溶融量が得られて該加熱溶融工程が終了した後、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および圧着ユニット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。

このセンタライナ部２１とサイドライナ部２３との接合作業に当たっては、前記基準プレート７００を使用することなく（図７に示すように基準プレート７００がサイドライナ部クランプユニット６００から離脱されて（周知の着脱機構等を使用することによって離脱されて）上方へ退避され）、例えば各センタライナ部クランプユニット５００，５００によってセンタライナ部２１をクランプし、図中左側のサイドライナ部クランプユニット６００によってサイドライナ部２２をクランプした状態で、前述したクランプ工程（サイドライナ部２３の端縁をセンタライナ部２１の端縁に対してその全周囲が接触するように当接させた状態で、図中右側のサイドライナ部クランプユニット６００によってサイドライナ部２３をクランプする工程）を行うことになる。

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７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、クランプ工程において、センタライナ部２１およびサイドライナ部２２の端縁同士を、その全周囲が接触するように当接させた状態で、各ライナ部２１，２２の姿勢を維持したまま、各ライナ部２１，２２をクランプしている。このため、支持工程において各ライナ部２１，２２の端縁同士の平行度が得られていなかったとしても、各ライナ部２１，２２の端縁同士を当接させることでこの平行度を得ることができ、その後、各ライナ部２１，２２の端縁同士を離間させたとしても、両者の平行度を維持することができる。このため、各ライナ部２１，２２の端縁同士を離間させた状態で、この端縁を加熱溶融させ、この端縁同士を接触させて溶着させる場合には、各ライナ部２１，２２の端縁同士の平行度が維持された状態で溶着することができる。従って、各ライナ部２１，２２の端縁同士の片当たりが発生し難くなり、ビードの量を周方向の全体に亘って均一に得ることができて、各ライナ部２１，２２同士の接合部分での接合強度を周方向の全体に亘って均一に確保することができる。

－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や、接着剤による樹脂接合を行う場合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。

また、前記実施形態では、クランプ工程において、センタライナ部２１およびサイドライナ部２２の端縁同士を、その全周囲が接触するように当接させた状態でセンタライナ部クランプユニット５００（図中左側の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のクランプを行うようにしていた。本発明はこれに限らず、センタライナ部２１およびサイドライナ部２２の端縁同士を当接させる前段階でセンタライナ部クランプユニット５００（図中左側の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のクランプを行うようにしてもよい。つまり、クランプ工程において、センタライナ部２１およびサイドライナ部２２の端縁同士を当接させた状態で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のクランプのみを行うようにしてもよい。

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
２００ベース台
３００センタライナ部支持台（基台）
４００サイドライナ部支持台（基台）
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
８００赤外線ランプ
９００圧着ユニット

Claims

筒状の複数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、
互いに端縁同士が溶着される一対の前記樹脂成形品を第１の樹脂成形品および第２の樹脂成形品とした場合に、軸心が水平方向に延在する状態とされた前記第１の樹脂成形品における、前記第２の樹脂成形品の端縁に溶着される端縁とは反対側の端縁に対し、鉛直方向に沿って配設された基準プレートを当接させることにより、前記第１の樹脂成形品の前記反対側の端縁が鉛直方向に沿うように当該第１の樹脂成形品の姿勢を矯正した状態で、前記第１の樹脂成形品および前記第２の樹脂成形品における互いに溶着される端縁同士が対向するように前記各樹脂成形品を基台上に支持する支持工程と、
前記支持工程の後、前記第１の樹脂成形品の前記反対側の端縁を前記基準プレートに当接させた状態のまま、前記第１の樹脂成形品および前記第２の樹脂成形品における互いに溶着される前記端縁同士を、その全周囲が接触するように当接させた状態で、これら樹脂成形品の姿勢を維持したまま、当該各樹脂成形品をクランプするクランプ工程と、
前記クランプ工程の後、前記第１の樹脂成形品および前記第２の樹脂成形品における互いに溶着される前記端縁同士を離間させた状態で、これら端縁を加熱溶融させる加熱溶融工程と、
前記加熱溶融させた前記第１の樹脂成形品および前記第２の樹脂成形品の前記端縁同士を接触させて溶着させる溶着工程と、を備えていることを特徴とする樹脂成形品の接合方法。
請求項１記載の樹脂成形品の接合方法において、
前記基準プレートは、前記第１の樹脂成形品の前記反対側の端縁に溶着される第３の樹脂成形品をクランプするクランプユニットに取り付けられており、
前記第１の樹脂成形品および前記第２の樹脂成形品の前記端縁同士が溶着された後、前記第１の樹脂成形品の前記反対側の端縁と前記第３の樹脂成形品の端縁との接合作業に当たっては、前記基準プレートが、前記クランプユニットから離脱されて、前記第１の樹脂成形品の前記反対側の端縁と前記第３の樹脂成形品の前記端縁との接触を可能にすることを特徴とする樹脂成形品の接合方法。