JP7236201B2

JP7236201B2 - 融着方法および融着装置

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Publication number: JP7236201B2
Application number: JP2022512850A
Authority: JP
Inventors: 大輔田中; 彰吾乙部; 顕夫池田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2023-03-09
Anticipated expiration: 2040-08-28
Also published as: WO2022044254A1; JPWO2022044254A1

Description

本開示は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着方法および融着装置に関するものである。

繊維強化熱可塑性プラスチック（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＴｈｅｒｍｏＰｌａｓｔｉｃ）で構成された複合材を融着させる方法として、一対の複合材料に電圧を印加して複合材料に含まれる炭素繊維を発熱させ、複数の複合材料の接合面およびその近傍の樹脂を溶融させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、一対の複合材料が接触する接合面を一対の加圧部材により加圧し、加圧部材を介して一対の複合材料に電圧を印加することが開示されている。

特開２０１２－１８７９０３号公報

しかしながら、特許文献１は、一対の複合材料を挟むように一対の加圧部材をそれぞれ配置し、一対の加圧部材を介して電圧を印加するものである。そのため、例えば、大型の複合材に対して複数の小型の複合材を融着させる場合には、小型の複合材の数に応じた回数だけ一対の加圧部材の設置位置を変更する動作や、加圧部材に対して電極を取り付ける動作などが必要となる。

したがって、大型の複合材に対して取り付ける小型の複合材の数が増えるほど、小型の複合材を大型の複合材に融着させるのに要する動作が煩雑となり、融着させる処理に多大な時間を要してしまう。また、複合材のサイズが大きくなるほど、小型の複合材を大型の複合材に融着させるのに要する動作が煩雑となり、融着させる処理に多大な時間を要してしまう。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、板状に形成される第１複合材に複数の第２複合材を配置して融着させるのに要する動作を簡素化し、第１複合材と第２複合材とを融着させる処理に要する時間を短縮することが可能な融着方法および融着装置を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る融着方法は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着方法であって、板状に形成される前記第１複合材の第１下面と対応する形状に形成されるとともに前記第１下面よりも広い設置面を有する設置部に、前記設置面に前記第１下面を接触させた状態で前記第１複合材を設置する設置工程と、前記設置工程により前記設置部に設置された前記第１複合材の第１上面に複数の前記第２複合材を配置する配置工程と、前記配置工程により配置された複数の前記第２複合材のいずれかの第２上面と接触するように加圧機構の加圧部材を移動させる移動工程と、前記第１複合材の前記第１上面と、前記第１上面に配置される複数の前記第２複合材の第２下面とを近づけるように前記加圧部材を介して前記第２複合材の前記第２上面を加圧する加圧工程と、前記加圧工程により加圧された状態で、導電性を有する前記設置面に接続される第１電極部と、導電性を有する前記加圧部材に接続される第２電極部との間に電圧を印加して、前記第１複合材の前記第１上面と前記第２複合材の前記第２下面とを融着させる融着工程と、を備え、前記第１複合材の前記第１上面と複数の前記第２複合部材のそれぞれの前記第２下面とを融着させるまで、前記移動工程と前記加圧工程と前記融着工程とを繰り返す。

本開示の一態様に係る融着装置は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着装置であって、板状に形成される前記第１複合材の第１下面と対応する形状に形成されるとともに前記第１下面よりも広い設置面を有する設置部と、前記設置面に前記第１下面を接触させた状態で設置される前記第１複合材の第１上面と、前記第１上面に配置される複数の前記第２複合材の第２下面とを近づけるように加圧部材を介して前記第２複合材の第２上面を加圧し、複数の前記第２複合材のいずれかの前記第２上面と前記加圧部材とが接触するように移動可能に構成される加圧機構と、一対の電極部と、を備え、前記設置面は、導電性を有するとともに一対の前記電極部の一方に接続されており、前記加圧部材は、導電性を有するとともに一対の前記電極部の他方に接続されており、前記一対の電極部は、前記第１複合材および前記第２複合材が前記加圧部材により加圧された状態で、前記第１複合材と前記第２複合材との間に電圧を印加して、前記第１複合材の前記第１上面と前記第２複合材の前記第２下面とを融着させ、前記一対の電極部が前記第１複合材の前記第１上面と複数の前記第２複合材のそれぞれの前記第２下面とを融着させるまで、前記第２複合材の前記第２上面と接触するように前記加圧部材を移動させ、前記加圧部材を介して前記第２複合材の前記第２上面を加圧する動作を繰り返す。

本開示によれば、板状に形成される第１複合材に複数の第２複合材を配置して融着させるのに要する動作を簡素化し、第１複合材と第２複合材とを融着させる処理に要する時間を短縮することが可能な融着方法および融着装置を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る融着装置を示す断面図であり、第１複合材と複数の第２複合材とが融着した状態を示す。図１に示す融着装置を上方からみた平面図である。本開示の一実施形態に係る融着方法を示すフローチャートである。設置部に第１複合材を設置した状態を示す断面図である。設置部に位置決め部材を設置した状態を示す断面図である。第１複合材に複数の第２複合材を配置した状態を示す断面図である。加圧機構の加圧部材を第２複合材の第２上面に接触させた状態を示す断面図である。加圧機構の加圧部材を長手方向に沿って移動させる状態を示す平面図である。

以下、本開示にかかる実施形態について説明する。以下で説明する各実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではない。以下で説明する各実施形態は、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

以下、本開示の一実施形態に係る融着装置１００および融着方法について、図面を参照して説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る融着装置１００を示す断面図であり、第１複合材２１０と複数の第２複合材２２０とが融着した状態を示す。図２は、図１に示す融着装置１００を上方からみた平面図である。図１に示す融着装置１００の断面図は、図２に示す融着装置１００のＡ－Ａ矢視断面図となっている。

本実施形態の融着装置１００は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させて構造体２００を製造する装置である。図１に示すように、本実施形態の融着装置１００は、設置部１０と、加圧機構２０と、第１電極部３１と、第２電極部３２と、を備える。

図１および図２に示すように、本実施形態の構造体２００は、第１複合材２１０と、第２複合材２２０とを融着により接合したものである。第１複合材２１０は、軸線Ｙに沿って延びる板状に形成される部材である。第１複合材２１０は、設置部１０に設置された状態で、軸線Ｙに直交するとともに鉛直方向に延びる軸線Ｚに沿って下方に向けて突出する円弧状の断面を有する。第１複合材２１０は、例えば、航空機の胴体の一部を形成するスキンとして用いられる部材である。

第１複合材２１０は、シート状の三層の複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを積層して板状に成形された積層体である。本実施形態では、三層の複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを積層した第１複合材２１０を用いることとしたが、２以上の任意の数の層を積層した第１複合材２１０としてもよい。

第１複合材２１０に含まれる複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは、繊維基材とマトリックス樹脂（樹脂材料）とを含む。複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃに含まれる繊維基材は、例えば炭素繊維である。炭素繊維が導電性を有するため、炭素繊維を含む第１複合材２１０は、全体として導電性を有する。

複合材料２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃに含まれるマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂材料であり、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）、ナイロン６（ＰＡ６）、ナイロン６６（ＰＡ６６）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）等である。

第２複合材２２０は、軸線Ｙと平行な長手方向ＬＤに沿って延びる長尺状に形成される部材である。図１および図２に示すように、１つの第１複合材２１０に対して、６つの第２複合材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅが配置される。ここでは、１つの第１複合材２１０に対して、６つの第２複合材２２０を配置するものとしたが、１つの第１複合材２１０に対して、任意の数の第２複合材２２０を配置してもよい。

第２複合材２２０は、断面視が略Ｌ字状に形成される部材であり、第１複合材２１０の第１上面２１２に接触する部分と、第１上面２１２に接触する部分に対して直交する方向に延びる部分とを有する。第２複合材２２０は、第１複合材２１０の軸線Ｘ方向に間隔を空けて複数箇所に接合される部材であり、例えば、スキンを補強するストリンガとして用いられる部材である。

第２複合材２２０は、シート状の二層の複合材料２２０ａ，２２０ｂを積層して長手方向ＬＤに沿って折り曲げて成形された積層体である。本実施形態では、二層の複合材料２２０ａ，２２０ｂを積層した第２複合材２２０を用いることとしたが、２以上の任意の数の層を積層した第２複合材２２０としてもよい。

第２複合材２２０に含まれる複合材料２２０ａ，２２０ｂは、繊維基材とマトリックス樹脂（樹脂材料）とを含む。複合材料２２０ａ，２２０ｂに含まれる繊維基材は、例えば炭素繊維である。炭素繊維が導電性を有するため、炭素繊維を含む第２複合材２２０は、全体として導電性を有する。複合材料２２０ａ，２２０ｂに含まれるマトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂材料である。熱可塑性樹脂材料の例は、第１複合材２１０と同様である。

設置部１０は、軸線Ｙに沿って延びる板状に形成される部材である。設置部１０は、軸線Ｙに直交するとともに水平方向に延びる軸線Ｘに沿って下方に向けて突出する円弧状の断面を有する。設置部１０は、設置面１１と、一対の脚部１２とを有する。設置部１０は、金属材料により形成されており、設置面１１を含めた全体が導電性を有する。

設置面１１は、軸線Ｚに沿って下方に向けて突出する円弧状に形成され、第１複合材２１０の第１下面２１１と対応する形状に形成される。図２に示すように、設置面１１は、軸線Ｙに沿った方向と軸線Ｘに沿った方向の双方において、第１複合材２１０よりも長い。すなわち、設置面１１は、第１複合材２１０の第１下面２１１よりも広い面積を有する。設置面１１には、第１複合材２１０の第１下面２１１の全領域が接触した状態で、第１複合材２１０が設置される。

加圧機構２０は、設置部１０に設置される第１複合材２１０と第１複合材２１０に配置される複数の第２複合材２２０とを加圧する機構である。加圧機構２０は、加圧部材２１と、複数のアーム２２と、複数のリンク機構２３とを有する多関節型ロボットアームである。加圧機構２０は、複数の第２複合材２２０のいずれかの第２上面２２２と加圧部材２１とが接触するように移動可能に構成される。

加圧機構２０は、設置面１１に第１下面２１１を接触させた状態で設置される第１複合材２１０の第１上面２１２と、第１上面２１２に配置される複数の第２複合材２２０の第２下面２２１とを近づけるように加圧部材２１を介して第２複合材２２０の第２上面２２２を加圧する。加圧部材２１は、金属材料により形成されており、導電性を有する。

第１電極部３１および第２電極部３２からなる一対の電極部は、第１複合材２１０および第２複合材２２０が加圧機構２０の加圧部材２１により加圧された状態で、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に電圧を印加する装置である。第１電極部３１は、設置面Ｓに接続されて接地電位に維持される電極である。設置部１０の設置面１１は、第１電極部３１に接続されており、接地電位に維持される。

第２電極部３２は、電圧源（図示略）に接続されており、加圧部材２１に接続されて接地電位よりも高い電位に維持される電極である。加圧部材２１は、第２電極部３２に接続されており、接地電位よりも高い電位に維持される。第１複合材２１０および第２複合材２２０は、それぞれ導電性を有するため、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に電圧を印加すると、第１電極部３１と第２電極部３２との間に電流が流れる。

第１複合材２１０に第２複合材２２０を配置した構造体２００において、第１複合材２１０の第１上面２１２と第２複合材２２０の第２下面２２１との間に微小な隙間が形成されるため、この隙間において抵抗値が最大となり、最も発熱する領域となる。この領域が加熱され、第１複合材２１０および第２複合材２２０に含まれる熱可塑性樹脂が融点温度以上となると、第１複合材２１０の第１上面２１２と第２複合材２２０の第２下面２２１とが融着する。このようにして、第１電極部３１および第２電極部３２は、第１複合材２１０の第１上面２１２と第２複合材２２０の第２下面２２１とを融着させる。

次に、第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させる融着方法について、図面を参照して説明する。本実施形態の融着方法は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させる方法である。図３は、本実施形態に係る融着方法を示すフローチャートである。

図３に示すように、ステップＳ１０１（設置工程）において、設置部１０の設置面１１に第１下面２１１を接触させた状態で第１複合材２１０を設置する。設置面１１へ第１複合材２１０を移動させる動作は、例えば、多関節型ロボットアーム（図示略）により行われる。設置工程が完了すると、図４に示す状態となる。図４は、設置部１０に第１複合材２１０を設置した状態を示す断面図である。

設置工程においては、予め設置面１１と対応する形状に第１下面２１１が形成された第１複合材２１０を、設置面１１に設置するものとするが、他の態様であってもよい。例えば、シート状の複合材料２１０ｃを設置面１１に積層し、シート状の複合材料２１０ｂを複合材料２１０ｃの上に積層し、シート状の複合材料２１０ａを複合材料２１０ｃの上に積層して、第１複合材２１０を成形するようにしてもよい。すなわち、設置部１０を、第１複合材２１０を成形するための成形型として用いてもよい。

ステップＳ１０２（配置工程）において、設置工程により設置部１０に設置された第１複合材２１０の第１上面２１２に複数の第２複合材２２０を配置する。配置工程においては、第２複合材２２０を配置するのに先立って、第１複合材２１０の第１上面２１２に第２複合材２２０を位置決めするため位置決め部材４０を設置面１１に設置する。設置面１１に位置決め部材４０が設置されると、図５に示す状態となる。図５は、設置部に位置決め部材４０を設置した状態を示す断面図である。

本実施形態の融着装置１００は、位置決め部材４０を備える。位置決め部材４０は、第１複合材２１０の第１上面２１２に第２複合材２２０を位置決めするための複数の位置決め穴４１が形成された板状部材である。配置工程においては、設置面１１に位置決め部材４０を設置した後に、位置決め部材４０の複数の位置決め穴４１に第２複合材２２０を挿入することにより、第１複合材２１０の第１上面２１２に複数の第２複合材２２０を配置する。配置工程が完了すると、図６に示す状態となる。図６は、第１複合材２１０に複数の第２複合材２２０を配置した状態を示す断面図である。

ステップＳ１０３（移動工程）において、配置工程により第１複合材２１０の第１上面２１２に配置された複数の第２複合材２２０のいずれかの第２上面２２２と接触するように加圧機構２０の加圧部材２１を移動させる。移動工程が完了すると、図７に示す状態となる。図７は、加圧機構２０の加圧部材２１を第２複合材２２０の第２上面２２２に接触させた状態を示す断面図である。

ステップＳ１０４（加圧工程）において、第１複合材２１０の第１上面２１２と、第１上面２１２に配置される第２複合材２２０の第２下面２２１とを近づけるように加圧部材２１を介して第２複合材２２０の第２上面２２２を加圧する。図８に示すように、加圧工程は、加圧部材２１を長手方向ＬＤに沿って第２複合材２２０の長手方向ＬＤの一端（図８における上方）から他端（図８における下方）まで移動させながら第２複合材２２０の第２上面２２２の全領域を加圧する。ステップＳ１０４の加圧工程による加圧は、後述するステップＳ１０５の融着工程と同時に行われる。

ステップＳ１０５（融着工程）において、第１複合材２１０および第２複合材２２０が加圧工程により加圧された状態で、設置面１１に接続される第１電極部３１と、加圧部材２１に接続される第２電極部３２との間に電圧を印加する。第１複合材２１０および第２複合材２２０は、それぞれ導電性を有するため、第１複合材２１０と第２複合材２２０との間に電圧を印加すると、第１電極部３１と第２電極部３２との間に電流が流れる。

第１複合材２１０の第１上面２１２と第２複合材２２０の第２下面２２１との間の隙間の近傍において、第１複合材２１０および第２複合材２２０に含まれる熱可塑性樹脂が融点温度以上となると、第１複合材２１０の第１上面２１２と第２複合材２２０の第２下面２２１とが融着する。このようにして、融着工程は、第１複合材２１０の第１上面２１２と第２複合材２２０の第２下面２２１とを融着させる。

融着工程は、ステップＳ１０４の加圧工程と同時に行われる。そのため、加圧部材２１を長手方向ＬＤに沿って移動させながら第２複合材２２０の第２上面２２２を加圧する際に、加圧部材２１に接触する第２上面２２２の近傍において、第１複合材２１０の第１上面２１２と第２複合材２２０の第２下面２２１とが融着する。

ステップＳ１０６において、第１複合材２１０に融着させる他の第２複合材２２０があるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１０３以降の処理が再び実行され、ＮＯであればステップＳ１０７へ処理を進める。図７および図８に示す例では、６つの第２複合材２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅのうち、第２複合材２２０Ａを融着させている。

第２複合材２２０Ａを融着させた後に、ステップＳ１０６でＹＥＳと判断された場合、加圧機構２０は、第２複合材２２０Ｂの第２上面２２２と接触するように加圧部材２１を移動させる。その後は、加圧部材２１を長手方向ＬＤの一端（図８における上方）から他端（図８における下方）まで移動させながら第２複合材２２０Ｂの第２上面２２２の全領域を加圧し、第１複合材２１０の第１上面２１２と第２複合材２２０Ｂの第２下面２２１とを融着させる。

第２複合材２２０Ｂを融着させた後は第２複合材２２０Ｃを融着させ、第２複合材２２０Ｃを融着させた後は第２複合材２２０Ｄを融着させ、第２複合材２２０Ｄを融着させた後は第２複合材２２０Ｅを融着させる。以上により、第１複合材２１０に融着させる他の第２複合材２２０がないと判断されると、ステップＳ１０７へ処理を進める。

ステップＳ１０７（冷却工程）において、第１複合材２１０に含まれる熱可塑性樹脂が融点温度未満となり、第２複合材２２０に含まれる熱可塑性樹脂が融点温度未満となるように冷却する。冷却工程が完了すると、第２複合材２２０を位置決めするために用いた位置決め部材４０を取り外し、図１に示す状態とする。冷却工程が完了すると、図３に示す本実施形態の融着方法の各処理が終了する。

冷却工程おける冷却は、例えば、構造体２００を融点温度未満に維持される空間で所定時間に渡って放置することにより実行される。また、冷却機構における冷却は、水冷あるいは空冷等の冷却機構を用いて行ってもよい。

以上説明した本実施形態の融着方法が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の融着方法によれば、板状に形成される第１複合材２１０が、第１複合材２１０の第１下面２１１よりも広い設置面１１を有する設置部１０に設置される。複数の第２複合材２２０は、第１複合材２１０の第１上面２１２に配置される。移動工程により、加圧機構２０の加圧部材２１が複数の第２複合材２２０のいずれかの第２上面２２２と接触するように移動する。導電性を有する設置面１１が第１電極部３１に接続され、導電性を有する加圧部材２１が第２電極部３２に接続され、第１電極部３１と第２電極部３２との間に電圧が印加される。第１複合材２１０および第２複合材２２０が導電性を有するため、第１複合材２１０および第２複合材２２０に電流が流れる。そして、第１複合材２１０および第２複合材２２０が発熱して部分的に溶融し、第１複合材２１０の第１上面２１２と第２複合材２２０の第２下面２２１とが融着する。

本実施形態の融着方法によれば、第１複合材２１０に対して複数の第２複合材２２０を融着させる際に、移動工程により加圧機構２０の加圧部材２１を移動させるが、設置部１０は第１複合材２１０を設置したまま移動させる必要はない。すなわち、第１複合材２１０と第２複合材２２０を融着させる際に、第１複合材２１０と第２複合材２２０とを挟む加圧部材２１と設置面１１の双方を移動させる必要はない。したがって、第１複合材２１０と第２複合材２２０とを挟む一対の面の双方を移動させる場合に比べ、板状に形成される第１複合材２１０に複数の第２複合材２２０を配置して融着させるのに要する動作を簡素化し、第１複合材２１０と第２複合材２２０とを融着させる処理に要する時間を短縮することができる。

本実施形態の融着方法において、第２複合材２２０は、長手方向ＬＤに沿って延びる長尺状に形成され、加圧工程は、加圧部材２１を長手方向ＬＤに沿って移動させながら第２複合材２２０の第２上面２２２を加圧する。長手方向ＬＤの長さが第２複合材２２０よりも短い加圧部材２１を用いて第２複合材２２０の第２上面２２２の全領域を加圧することができるため、加圧機構２０を小型化することができる。

本実施形態の融着方法において、第１複合材２１０に複数の第２複合材２２０を配置する配置工程は、第１複合材２１０の第１上面２１２に第２複合材２２０を位置決めするための複数の位置決め穴４１が形成された位置決め部材４０を設置した後に位置決め穴４１に第２複合材２２０を挿入することにより、第１複合材２１０の第１上面２１２に複数の第２複合材２２０を配置する。位置決め穴４１が形成された位置決め部材４０を用いることにより、第１複合材２１０の第１上面２１２に対して複数の第２複合材２２０を容易に位置決めすることができる。

〔他の実施形態〕
以上説明した本実施形態において、加圧機構２０は、加圧部材２１と、複数のアーム２２と、複数のリンク機構２３とを有する多関節型ロボットアームであるものとしたが、他の態様であってもよい。加圧機構２０として、設置部１０の上に設置され、長手方向ＬＤに沿って加圧部材２１を移動させる他の機構を採用してもよい。例えば、長手方向ＬＤに沿って加圧部材２１を移動させる自走式の門型のアームを採用してもよい。

また、加圧機構２０として、設置された位置においてのみ加圧および融着が可能な機構を採用してもよい。この場合、作業者または作業者が操作する搬送装置（図示略）は、加圧機構２０を、複数の第２複合材２２０のいずれかの第２上面２２２と接触するように移動させる。

以上説明した実施形態に記載の融着方法は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る融着方法は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材（２１０）と第２複合材（２２０）とを融着させる融着方法であって、板状に形成される前記第１複合材の第１下面（２１１）と対応する形状に形成されるとともに前記第１下面よりも広い設置面（１１）を有する設置部（１０）に、前記設置面に前記第１下面を接触させた状態で前記第１複合材を設置する設置工程（Ｓ１０１）と、前記設置工程により前記設置部に設置された前記第１複合材の第１上面（２１２）に複数の前記第２複合材を配置する配置工程（Ｓ１０２）と、前記配置工程により配置された複数の前記第２複合材のいずれかの第２上面（２２２）と接触するように加圧機構（２０）の加圧部材（２１）を移動させる移動工程（Ｓ１０３）と、前記第１複合材の前記第１上面と、前記第１上面に配置される複数の前記第２複合材の第２下面（２２１）とを近づけるように前記加圧部材（２１）を介して前記第２複合材の前記第２上面を加圧する加圧工程（Ｓ１０４）と、前記加圧工程により加圧された状態で、導電性を有する前記設置面に接続される第１電極（３１）と、導電性を有する前記加圧部材に接続される第２電極（３２）との間に電圧を印加して、前記第１複合材の前記第１上面と前記第２複合材の前記第２下面とを融着させる融着工程（Ｓ１０５）と、を備える。

本開示に係る融着方法によれば、板状に形成される第１複合材が、第１複合材の第１下面よりも広い設置面を有する設置部に設置される。複数の第２複合材は、第１複合材の第１上面に配置される。移動工程により、加圧機構の加圧部材が複数の第２複合材のいずれかの第２上面と接触するように移動する。導電性を有する設置面が第１電極部に接続され、導電性を有する加圧部材が第２電極部に接続され、第１電極部と第２電極部との間に電圧が印加される。第１複合材および第２複合材が導電性を有するため、第１複合材および第２複合材に電流が流れる。そして、第１複合材および第２複合材が発熱して部分的に溶融し、第１複合材の第１上面と第２複合材の第２下面とが融着する。

本開示に係る融着方法によれば、第１複合材に対して複数の第２複合材を融着させる際に、移動工程により加圧機構の加圧部材を移動させるが、設置部は第１複合材を設置したまま移動させる必要はない。すなわち、第１複合材と第２複合材を融着させる際に、第１複合材と第２複合材とを挟む加圧部材と設置面の双方を移動させる必要はない。したがって、第１複合材と第２複合材とを挟む一対の面の双方を移動させる場合に比べ、板状に形成される第１複合材に複数の第２複合材を配置して融着させるのに要する動作を簡素化し、第１複合材と第２複合材とを融着させる処理に要する時間を短縮することができる。

本開示に係る融着方法において、前記第２複合材は、長手方向（ＬＤ）に沿って延びる長尺状に形成され、前記加圧工程は、前記加圧部材を前記長手方向に沿って移動させながら前記第２複合材の前記第２上面を加圧する構成としてもよい。
本構成に係る融着方法によれば、長手方向の長さが第２複合材よりも短い加圧部材を用いて第２複合材の第２上面の全領域を加圧することができるため、加圧機構を小型化することができる。

本開示に係る融着方法において、前記配置工程は、前記第１複合材の前記第１上面に前記第２複合材を位置決めするための複数の位置決め穴（４１）が形成された位置決め部材（４０）を設置した後に前記位置決め穴に前記第２複合材を挿入することにより、前記第１複合材の前記第１上面に複数の前記第２複合材を配置する構成としてもよい。
本構成の融着方法によれば、位置決め穴が形成された位置決め部材を用いることにより、第１複合材の第１上面に対して複数の第２複合材を容易に位置決めすることができる。

本開示に係る融着方法において、前記第１電極部は、接地電位に維持され、前記第２電極部は、前記接地電位よりも高い電位に維持される構成としてもよい。
本構成の融着方法によれば、設置面に接続される第１電極部を接地電位に維持することで、第２電極部の位置に影響を受けることなく融着を容易に行うことができる。

本開示に係る融着方法において、前記設置工程は、シート状の複数の複合材料を前記設置面に積層して前記第１複合材を成形する構成としてもよい。
本構成の融着方法によれば、第１複合材を設置するための設置部を、第１複合材に第２複合材を融着させる融着処理だけでなく、第１複合材を成形する成形処理にも利用することができる。

以上説明した実施形態に記載の融着装置は、例えば以下のように把握される。
本開示に係る融着装置は、それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着装置であって、板状に形成される前記第１複合材の第１下面と対応する形状に形成されるとともに前記第１下面よりも広い設置面を有する設置部と、前記設置面に前記第１下面を接触させた状態で設置される前記第１複合材の第１上面と、前記第１上面に配置される複数の前記第２複合材の第２下面とを近づけるように加圧部材を介して前記第２複合材の第２上面を加圧し、複数の前記第２複合材のいずれかの前記第２上面と前記加圧部材とが接触するように移動可能に構成される加圧機構と、一対の電極部と、を備え、前記設置面は、導電性を有するとともに一対の前記電極部の一方に接続されており、前記加圧部材は、導電性を有するとともに一対の前記電極部の他方に接続されており、前記一対の電極部は、前記第１複合材および前記第２複合材が前記加圧部材により加圧された状態で、前記第１複合材と前記第２複合材との間に電圧を印加して、前記第１複合材の前記第１上面と前記第２複合材の前記第２下面とを融着させる。

本開示に係る融着装置によれば、板状に形成される第１複合材が、第１複合材の第１下面よりも広い設置面を有する設置部に設置される。複数の第２複合材は、第１複合材の第１上面に配置される。加圧機構により、加圧部材が複数の第２複合材のいずれかの第２上面と接触するように移動する。導電性を有する設置面が一方の電極部に接続され、導電性を有する加圧部材が他方の電極部に接続され、一対の電極部の間に電圧が印加される。第１複合材および第２複合材が導電性を有するため、第１複合材および第２複合材に電流が流れる。そして、第１複合材および第２複合材が発熱して部分的に溶融し、第１複合材の第１上面と第２複合材の第２下面とが融着する。

本開示に係る融着装置によれば、第１複合材に対して複数の第２複合材を融着させる際に、加圧機構により加圧部材を移動させるが、設置部は第１複合材を設置したまま移動させる必要はない。すなわち、第１複合材と第２複合材を融着させる際に、第１複合材と第２複合材とを挟む加圧部材と設置面の双方を移動させる必要はない。したがって、第１複合材と第２複合材とを挟む一対の面の双方を移動させる場合に比べ、板状に形成される第１複合材に複数の第２複合材を配置して融着させるのに要する動作を簡素化し、第１複合材と第２複合材とを融着させる処理に要する時間を短縮することができる。

本開示に係る融着装置において、前記第２複合材は、長手方向に沿って延びる長尺状に形成され、前記加圧機構は、前記加圧部材を前記長手方向に沿って移動させながら前記第２複合材の前記第２上面を加圧する構成としてもよい。
本構成の融着装置によれば、長手方向の長さが第２複合材よりも短い加圧部材を用いて第２複合材の第２上面の全領域を加圧することができるため、加圧機構を小型化することができる。

本開示に係る融着装置においては、前記第１複合材の前記第１上面に前記第２複合材を位置決めするための複数の位置決め穴が形成された位置決め部材を備える構成としてもよい。
本構成の融着装置によれば、位置決め穴が形成された位置決め部材を用いることにより、第１複合材の第１上面に対して複数の第２複合材を容易に位置決めすることができる。

本開示に係る融着装置において、前記設置面に接続される前記電極部は、接地電位に維持され、前記加圧部材に接続される前記電極部は、前記接地電位よりも高い電位に維持される構成としてもよい。
本構成の融着装置によれば、設置面に接続される電極部を接地電位に維持することで、他方の電極部の位置に影響を受けることなく融着を容易に行うことができる。

１０設置部
１１設置面
１２脚部
２０加圧機構
２１加圧部材
３１第１電極部
３２第２電極部
４０位置決め部材
４１位置決め穴
１００融着装置
２００構造体
２１０第１複合材
２１１第１下面
２１２第１上面
２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅ第２複合材
２２１第２下面
２２２第２上面
ＬＤ長手方向
Ｓ設置面
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸線

Claims

それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着方法であって、
板状に形成される前記第１複合材の第１下面と対応する形状に形成されるとともに前記第１下面よりも広い設置面を有する設置部に、前記設置面に前記第１下面を接触させた状態で前記第１複合材を設置する設置工程と、
前記設置工程により前記設置部に設置された前記第１複合材の第１上面に複数の前記第２複合材を配置する配置工程と、
前記配置工程により配置された複数の前記第２複合材のいずれかの第２上面と接触するように加圧機構の加圧部材を移動させる移動工程と、
前記第１複合材の前記第１上面と、前記第１上面に配置される複数の前記第２複合材の第２下面とを近づけるように前記加圧部材を介して前記第２複合材の前記第２上面を加圧する加圧工程と、
前記加圧工程により加圧された状態で、導電性を有する前記設置面に接続される第１電極部と、導電性を有する前記加圧部材に接続される第２電極部との間に電圧を印加して、前記第１複合材の前記第１上面と前記第２複合材の前記第２下面とを融着させる融着工程と、を備え、
前記第１複合材の前記第１上面と複数の前記第２複合材のそれぞれの前記第２下面とを融着させるまで、前記移動工程と前記加圧工程と前記融着工程とを繰り返す融着方法。
前記第２複合材は、長手方向に沿って延びる長尺状に形成され、
前記加圧工程は、前記加圧部材を前記長手方向に沿って移動させながら前記第２複合材の前記第２上面を加圧する請求項１に記載の融着方法。
前記配置工程は、前記第１複合材の前記第１上面に前記第２複合材を位置決めするための複数の位置決め穴が形成された位置決め部材を設置した後に前記位置決め穴に前記第２複合材を挿入することにより、前記第１複合材の前記第１上面に複数の前記第２複合材を配置する請求項１または請求項２に記載の融着方法。
前記第１電極部は、接地電位に維持され、
前記第２電極部は、前記接地電位よりも高い電位に維持される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の融着方法。
前記設置工程は、シート状の複数の複合材料を前記設置面に積層して前記第１複合材を成形する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の融着方法。
それぞれ繊維基材と熱可塑性樹脂とを含むとともに導電性を有する第１複合材と第２複合材とを融着させる融着装置であって、
板状に形成される前記第１複合材の第１下面と対応する形状に形成されるとともに前記第１下面よりも広い設置面を有する設置部と、
前記設置面に前記第１下面を接触させた状態で設置される前記第１複合材の第１上面と、前記第１上面に配置される複数の前記第２複合材の第２下面とを近づけるように加圧部材を介して前記第２複合材の第２上面を加圧し、複数の前記第２複合材のいずれかの前記第２上面と前記加圧部材とが接触するように移動可能に構成される加圧機構と、
一対の電極部と、を備え、
前記設置面は、導電性を有するとともに一対の前記電極部の一方に接続されており、
前記加圧部材は、導電性を有するとともに一対の前記電極部の他方に接続されており、
前記一対の電極部は、前記第１複合材および前記第２複合材が前記加圧部材により加圧された状態で、前記第１複合材と前記第２複合材との間に電圧を印加して、前記第１複合材の前記第１上面と前記第２複合材の前記第２下面とを融着させ、
前記加圧機構は、前記一対の電極部が前記第１複合材の前記第１上面と複数の前記第２複合材のそれぞれの前記第２下面とを融着させるまで、前記第２複合材の前記第２上面と接触するように前記加圧部材を移動させ、前記加圧部材を介して前記第２複合材の前記第２上面を加圧する動作を繰り返す融着装置。
前記第２複合材は、長手方向に沿って延びる長尺状に形成され、
前記加圧機構は、前記加圧部材を前記長手方向に沿って移動させながら前記第２複合材の前記第２上面を加圧する請求項６に記載の融着装置。
前記第１複合材の前記第１上面に前記第２複合材を位置決めするための複数の位置決め穴が形成された位置決め部材を備える請求項６または請求項７に記載の融着装置。
前記設置面に接続される前記電極部は、接地電位に維持され、
前記加圧部材に接続される前記電極部は、前記接地電位よりも高い電位に維持される請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の融着装置。