JP2001260229A - 熱可塑性樹脂管の圧接接合方法および圧接接合装置 - Google Patents

熱可塑性樹脂管の圧接接合方法および圧接接合装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂管の端面同士を対向し、その間に管状継
手を配置して、これを回転させ、その際の摩擦熱により
相互に融着接合される従来の圧接方式における、圧接接
合面が2箇所になるという問題点、および、圧接バリの
処理が煩雑であるという問題点を解決する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂管の端面同士を対向し、そ
の間に熱可塑性樹脂製の平板を配置して、これを回転さ
せ、その際の摩擦熱により相互に融着接合させる。この
とき、溶融した平板を樹脂管の圧接面から押し出し、圧
接接合面を1箇所に限定する。また、圧接時に平板を樹
脂管の軸方向に移動して、良好形状の圧接バリを形成さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂管、特に
ポリエチレン管やポリブテン管同士を突合せて融着接合
する、熱可塑性樹脂管の圧接接合方法および圧接接合装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図８は、特開平４−３９０２８号公報に
開示された従来の「樹脂管の圧接接合装置」の一部断面
の側面図である。図８において、ポリエチレン管1、2は
その端面の間に配置した管状継手3を介して融着接合さ
れる。すなわち、ポリエチレン管1、2は、油圧引き寄せ
機構１６、１７に連結された管固定具5、6に固定され、
ポリエチレン管1、2の端面が対向する。管状継手3は継
手保持具10に保持され、回転駆動機構１４により回転自
在にポリエチレン管1、2の端面の間に配置される。そし
て、ポリエチレン管1、2の端面と管状継手３を互いに接
触させた状態で、管状継手３を回転させ、ポリエチレン
管1、2と管状継手３の接触面が摩擦熱によって融点に達
した時点で、油圧式引き寄せ機構16、17によってポリエ
チレン管1、2の端面と管状継手３を締め付けて、これら
を融着一体化する。したがって、接合作業に熟練を必要
とせず、確実で高強度の接合が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、管状継手を介して接合するため、接
合個所が二個所になり、このため、接合部の継手強度が
低下したりあるいは接合不良が発生し易いという問題が
あった。また、圧接に伴って接合部に発生する圧接バリ
が二箇所になり、その削除作業が煩雑であるという問題
があった。さらに、管状継手を樹脂管と同一材質でかつ
同一内外径に作成する必要があるという問題もあった。
【０００４】本発明は、前記の問題を解決するためなさ
れたもので、熱可塑性樹脂管の融着接合にあたり、接合
面を一個所に限定できることにより、適切な接合部を得
ることができ、しかも圧接バリの発生を最小に押さえる
ことができる、熱可塑性樹脂管の圧接接合方法および圧
接接合装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明の熱可塑性樹脂管の圧接接合方法および
装置の特徴は、以下のとおりである。 ［１］接合すべき第一の熱可塑性樹脂管と第二の熱可塑
性樹脂管をそれらの端面が同心状に対向するように配置
するとともに、前記熱可塑性樹脂管の両端面に、熱可塑
性樹脂製の平板を配置する工程と、前記平板に前記第一
および第二の熱可塑性樹脂管の各端面を当接させた状態
で、前記平板を前記熱可塑性樹脂管の管軸周りに回転ま
たは相互に振動させることにより、平板と前記各端面と
の摩擦熱で平板および前各端面を溶融させる工程と、前
記第一および第二の熱可塑性樹脂管の端面を圧接し、該
圧接により、前記平板の溶融部を前記熱可塑性樹脂管間
の融着面より押し出す工程とを有することを特徴とする
熱可塑性樹脂管の圧接接合方法。
【０００６】［２］前記［１］の圧接接合方法におい
て、第一および第二の熱可塑性樹脂管の端面を圧接する
工程と並行して相前後して、前記平板を前記熱可塑性樹
脂管の軸方向に移動することを特徴とする請求項1記載
の熱可塑性樹脂管の圧接接合方法。
【０００７】［３］前記［１］の圧接接合方法におい
て、前記平板を回転させながら、前記熱可塑性樹脂管の
軸方向に移動させることを特徴とする請求項2記載の熱
可塑性樹脂管の圧接接合方法。
【０００８】［４］前記［１］の圧接接合方法におい
て、前記平板が前記熱可塑性樹脂管の内径と略同一の円
形孔を有することを特徴とする請求項2記載の熱可塑性
樹脂管の圧接接合方法。
【０００９】［５］接合すべき第一の熱可塑性樹脂管と
第二の熱可塑性樹脂管を、それらの端面が同心状に対向
するように保持する管保持手段と、該管保持手段により
保持された前記熱可塑性樹脂管の一方または両方をその
管軸方向に移動させる管移動手段と、前記第一および第
二の熱可塑性樹脂管の対向する端面間に、熱可塑性樹脂
製の平板を保持するとともに、該平板を前記熱可塑性樹
脂管の管軸周りに回転させる平板保持手段とを有するこ
とを特徴とする熱可塑性樹脂管の圧接接合装置。
【００１０】［６］前記［５］の圧接接合装置におい
て、前記平板保持手段が熱可塑性樹脂管の管軸方向に移
動可能であることを特徴とする請求項４記載の熱可塑性
樹脂管の圧接接合装置。ある。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明に係る熱可
塑性樹脂管（以下、樹脂管と称す）の圧接接合装置の一
実施形態を示すもので、図１は装置構成を模式的に示す
側面図、図２は樹脂平板の保持機構を示す断面図、図３
は装置の斜視図である。
【００１２】本圧接接合装置は、接合すべき樹脂管１、
２を保持するための固定側クランプ５および移動側クラ
ンプ６（管保持手段）と、この移動側クランプ６に保持
された樹脂管２をその管軸方向に移動させるための管送
り機構９（管移動機構）と、樹脂管１、２、の接合すべ
き端面間に平板３を保持し且つこの平板を樹脂間の管軸
周りに回転させるための平板保持手段４とを有してい
る。
【００１３】前記固定クランプ５および移動側クランプ
６は、接合すべき樹脂管１、２を脱着可能にクランプす
ることによりこれらを保持するもので、前記移動側クラ
ンプ６はスライド軸２１に案内されて樹脂管の管軸方向
に移動可能である。これら固定クランプ５および移動側
クランプ６は、接合すべき樹脂管１、２の端面同士が同
心状に対向するようにそれらの樹脂管を保持することが
できる。
【００１４】前記管送り機構９は、駆動手段としてスク
リュウ軸２２を備えており、このスクリュウ軸２２が前
記移動側クランプ６に貫設された雌ねじ孔に装着され、
このスクリュウ軸を回転駆動させることにより前記移動
側クランプを移動させるようにしてある。
【００１５】前記平板保持手段４は、平板３が固定され
る平板保持部４０と、この平板保持盤４０を回転駆動さ
せるための駆動モータ7と、この駆動モータ７が設置さ
れ且つ平板保持盤４０を回転自在に保持する移動ベッド
２０とを有している。この移動ベッド２０は、前記スラ
イド軸２１に案内されて接合すべき樹脂管の管軸方向に
移動可能である。
【００１６】移動ベッド２０は、樹脂管を挿通させるた
めの貫通孔を有すリング状で、スライド軸２１に案内さ
れてフリーの状態にあって自由に移動自在であるから、
圧接開始時に平板３が樹脂管２の端面により押された時
は、平板３に伴って樹脂管の管軸方向に移動され、ま
た、圧接終了時に平板移動機構１１の押出し用のロッド
１２が前進して移動ベッド２０に当接してこれを押し出
した時には強制的に樹脂管の管軸方向に移動させられ
る。
【００１７】平板移動機構１１は、固定側クランプが設
置されているベース１０に設置された油圧シリンダであ
って、圧接開始時は、移動ベットと縁切れ状態にあり、
圧接終了時に押出し棒用のロッド１２が前進して移動ベ
ッド２０に当接してこれを押して、移動ベッドを強制的
に樹脂管の管軸方向に移動させる。
【００１８】平板保持盤４０は、、樹脂管を挿通させる
ための貫通孔を有すリング状であって、軸受４２により
移動ベッド２０に回転自在に支持され、その外周に設け
たギア４１は、駆動モター８の出力軸に設置されたギア
7と噛み合っている。また、側部の貫通孔の周囲には、
平板３を固定ボルト３１により固定するためのネジ孔４
４が設置されている。
【００１９】また、平板３は、リング状で内径が樹脂管
１、２の内径に略同じの寸法になっている。平板３は貫
通穴３１に挿入した固定ボルト３２により平板保持盤４
０のネジ孔４４に固定される。
【００２０】このような圧接接合装置では、前記平板保
持盤４０の側部に固定ボルト３２を介して平板３が固定
される。
【００２１】この平板３は樹脂管１、２と同一樹脂で作
成され、中央に樹脂管１、２と略同径の円形孔３０が貫
設さあれたものである。本実施形態ではリング状の平板
３が用いられている。
【００２２】以下、この圧接接合装置を使用した本発明
の圧接接合方法を説明する。
【００２３】図4は、前記圧接装置を用いた圧接接合作
業のフロー図であり、図５は、前記圧接装置を用いた圧
接接合作業における回転トルク等の経時変化を示す概念
図である。
【００２４】ます、樹脂管1と樹脂管2を両樹脂管のセン
ターが合うように調整して、それぞれ固定側クランプ５
と移動側クランプ６に固定する。また、平板３を平板保
持盤４０に固定する。（ステップ1）。
【００２５】コントローラのスイッチをオンにし、平板
３保持した平板保持盤４０を駆動モータ８によりギア７
を介して回転させる。このとき回転数は一定値を保つよ
うに制御する。それと同時に管送り機構９により、移動
側クランプ６に送りをかけ平板３を挟んだ形で、樹脂管
2を樹脂管１に押し付ける。このとき送り量が一定とな
るようにエンコーダ等を使用し制御する。回転する平板
３と樹脂管１、２の接している部分には摩擦熱が発生す
る。その部分が溶融し始めるまでは（図５におけるＯか
らＡの範囲）回転数と送り量を所定の値に維持するた
め、回転トルクと押し付け力を大きくする必要がある。
【００２６】この間、平板３は樹脂管２の送りに伴って
移動し、同様に、移動ベッド２０は、スライド軸２１に
案内されて自由に移動自在であるから、平板３に伴って
樹脂管の管軸方向に移動する。（ステップ２）
【００２７】そして、平板３と樹脂管１、２の接してい
る部分が溶融し始めると、回転トルクと押し付け力が低
下する（図５におけるＡからＢの範囲）。平板３が完全
に溶融するまでは、平板３と樹脂管１、２の接している
部分は徐々に温度上昇し、融点以上に保持される。（ス
テップ３）
【００２８】平板３の樹脂管１、２との接触部が完全に
解けると摩擦抵抗が減り、回転を維持するためのトルク
が急変する（図５におけるＢ）。この信号を検知し、平
板保持盤4を軸方向に移動する（図５におけるＢからＣ
の範囲）。このとき、平板3の外周部（溶融しないで残
っている部分）が平板保持盤部４とともに軸方向に強制
的に移動されるから、圧接面から押し出された溶融樹脂
は、平板３に付着したまま圧接面からむしり取られる。
特に、平板３の回転が完全に停止する前に移動すること
で、溶融して押出された樹脂を均一に取り除くことがで
きる。（ステップ４）
【００２９】さらに、平板保持盤４の移動完了と同時に
樹脂管２を樹脂管１に押し付けて（図５におけるＣから
Ｄの範囲）、接合部に所定の圧力をかけると、樹脂管1
と樹脂管2の間で溶融していた樹脂が、接合面から押出
され滑らかな形状のビードが形成される。（ステップ
５）
【００３０】なお、図５において、樹脂管2の送り制御
は、樹脂平板の回転中（図５においてＯからＣの範囲）
はエンコーダによる送り量制御をし、回転停止後（図５
においてＣからＤの範囲）は押し付け力による送り量制
御に切り替えている。すなわち、樹脂平板が回転中は、
押し付け力は樹脂が溶融しているためほぼ０（ゼロ）で
あるから、単にモニターするだけにし、エンコーダの信
号により、ほぼ一定速度で送られるように制御する。一
方、両樹脂管が衝突（樹脂平板が貫通）して、樹脂平板
が回転停止した後は、発熱が無いので樹脂は徐々に硬化
し押し付け力が上昇してくるから、目標押し付け力にな
るよう送り量を制御する。
【００３１】なお、押し付け力はロードセル等の圧力セ
ンサーを用い、ＰＤＩ制御を行う。樹脂の接合に必要な
所定の押し付け力にすばやく立ち上げ維持することで、
接合強度に優れた接合を行なうことができる。
【００３２】図６は、上記圧接接合方法における圧接接
合部の形状の経時変化を示す概念図である。図６の
（ａ）は、平板３の回転開始直後であって、まだ樹脂管
1、2と平板３の接触面は溶融していない。図６の（ｂ）
は、溶融が始まり、樹脂管1と樹脂管2が互いに接近して
いる様子を示す。図６の（ｃ）は、平板３を貫通して樹
脂管1と樹脂管2が衝突して、相互に融着した時点の様子
を示し、樹脂平板3はまだ回転していて、これより即座
に樹脂管２の軸方向に移動される。図６の（ｄ）は、平
板３の外周部（残部）が樹脂管の軸方向に移動し、樹脂
管1と樹脂管2の押付けが終了した、圧接接合が完了した
様子を示す。接合部には接合ビードが発生している。
【００３３】図７は、、本発明に係る熱可塑性樹脂管
（以下、樹脂管と称す）の圧接接合装置の一実施形態を
示すものである。図1における平板移動機構１１を、樹
脂管の管軸方向に伸縮する油圧シリンダーまたは並進ス
プライン軸に代えたものであって、移動ベッド２０設置
したラック１３と、固定側クランプを設置したベース１
０に進退自在に配置した移動台１４と、移動台１４の移
動駆動手段１５と、移動台１４に設置したピニオン１６
と、ピニオン１６を回転駆動するピニオン用モータ１７
を有している。圧接作業の最終時期を除いてラック１３
とピニオン１６は縁切れ状態にある。そして、平板回転
部4を樹脂管２の軸方向に移動させる時に、ピニオン１
６を前進させてラック１３と噛み合わせ、ピニオン用モ
ータ１７を起動することによりピニオン１６を回転さ
せ、移動ベッド２０を樹脂管２の管-軸方向に移動させ
る。
【００３４】なお、本発明は、第一の熱可塑性樹脂管、
第二の熱可塑性樹脂管および平板のそれぞれの材質が同
一であることに限定するものではなく、第一の熱可塑性
樹脂管と第二の熱可塑性樹脂管が同一材質で平板がこれ
と異なる材質であっても、さらに、第一の熱可塑性樹脂
管と第二の熱可塑性樹脂管が異なる材質であってもよ
い。
【００３５】本発明の方法により、中密度ポリエチレン
製の１００Ａの樹脂管を回転数８００ＲＰＭで回転しな
がら押してつけることで、融点135℃以上に昇温可能
で、固化する際の押し付け力を1.5kgf/cm2をすることで
良好な継手を得ることができた。
【００３６】
【発明の効果】以上述べた本発明の熱可塑性樹脂管の圧
接接合方法および圧接接合装置によれば、圧接接合面が
一箇所に限定されるから、熱可塑性樹脂管の接合面の継
手の信頼性が向上すると共に、接合部の概観が改善され
る。さらに、樹脂平板を圧接時に移動させた場合には、
圧接バリの発生を最小に押さえることができると共に良
好形状の圧接ビードを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱可塑性樹脂管の圧接接合装置の
一実施形態における装置構成を模式的に示す側面図であ
る。
【図２】本発明に係る熱可塑性樹脂管の圧接接合装置の
一実施形態における平板の保持機構を示す断面図であ
る。、図３は装置の斜視図である。
【図３】本発明に係る熱可塑性樹脂管の圧接接合装置の
一実施形態における装置の斜視図である。
【図４】本発明に係る熱可塑性樹脂管の圧接接合方法の
フロー図である。
【図５】本発明に係る熱可塑性樹脂管の圧接接合方法に
おける回転トルク等の経時変化を示す概念図である
【図６】本発明に係る熱可塑性樹脂管の圧接接合方法に
おける圧接接合部の形状の経時変化を示す概念図であ
る。
【図７】本発明に係る熱可塑性樹脂管の圧接接合装置の
一実施形態における装置構成を模式的に示す側面図であ
る。
【図８】従来の熱可塑性樹脂管の圧接接合装置の一部断
面の側面図である。
【符号の説明】
1 樹脂管 2 樹脂管 3 平板 4 平板保持手段 5 固定側クランプ 6 移動側クランプ 7 ギア 8 モータ 9 管送り機構 １１ 平板移動機構 ２０ 移動ベッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 卯西 裕之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3H019 GA06 4F211 AD05 AD07 AD12 AD23 AG08 TA01 TA13 TC11 TD07 TH18 TJ15 TJ21 TJ30 TN21 TQ01 TQ13

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 接合すべき第一の熱可塑性樹脂管と第二
    の熱可塑性樹脂管をそれらの端面が同心状に対向するよ
    うに配置するとともに、前記熱可塑性樹脂管の両端面
    に、熱可塑性樹脂製の平板を配置する工程と、前記平板
    に前記第一および第二の熱可塑性樹脂管の各端面を当接
    させた状態で、前記平板を前記熱可塑性樹脂管の管軸周
    りに回転させることにより、平板と前記各端面との摩擦
    熱で平板および前各端面を溶融させる工程と、前記第一
    および第二の熱可塑性樹脂管の端面を圧接し、該圧接に
    より、前記平板の溶融部を前記熱可塑性樹脂管間の融着
    面より押し出す工程とを有することを特徴とする熱可塑
    性樹脂管の圧接接合方法。
  2. 【請求項２】 前記第一および第二の熱可塑性樹脂管の
    端面を圧接する工程と並行して相前後して、前記平板を
    前記熱可塑性樹脂管の軸方向に移動することを特徴とす
    る請求項1記載の熱可塑性樹脂管の圧接接合方法。
  3. 【請求項３】 前記平板を回転させながら、前記熱可塑
    性樹脂管の軸方向に移動させることを特徴とする請求項
    2記載の熱可塑性樹脂管の圧接接合方法。
  4. 【請求項４】 前記平板が前記熱可塑性樹脂管の内径と
    略同一の円形孔を有することを特徴とする請求項2記載
    の熱可塑性樹脂管の圧接接合方法。
  5. 【請求項５】 接合すべき第一の熱可塑性樹脂管と第二
    の熱可塑性樹脂管を、それらの端面が同心状に対向する
    ように保持する管保持手段と、該管保持手段により保持
    された前記熱可塑性樹脂管の一方または両方をその管軸
    方向に移動させる管移動手段と、前記第一および第二の
    熱可塑性樹脂管の対向する端面間に、熱可塑性樹脂製の
    平板を保持するとともに、該平板を前記熱可塑性樹脂管
    の管軸周りに回転させる平板保持手段とを有することを
    特徴とする熱可塑性樹脂管の圧接接合装置。
  6. 【請求項６】 前記平板保持手段が熱可塑性樹脂管の管
    軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項４記載
    の熱可塑性樹脂管の圧接接合装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR102305721B1 (ko) * 2020-06-16 2021-09-27 주식회사 포스코 확관장치

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