JP2005199478A - 樹脂管溶接装置およびこれを用いた樹脂管溶着方法と樹脂管の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 シールが管の材料よりも早く劣化することがないように、樹脂管の接合部の内周面に、管の材料と同材料の樹脂を全周にわたって溶着させる樹脂管の溶接機およびその方法と、樹脂管の接合構造の提供。
【解決手段】 ２つの樹脂管Ｋ、Ｋの溶接において、２つの樹脂管Ｋ、Ｋの対向端面の両内側縁が面取りされ、該面取り空間と、対向端面間、および対向端面の両外側縁を含む樹脂管Ｋの外側所要領域間が溶接樹脂Ｊによって満たされ、溶着接合されていると共にブリッジされていることを特徴とする樹脂管の溶接構造とする。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、樹脂管溶接装置およびこれを用いた樹脂管溶着方法と樹脂管の接合構造に関し、より詳細には、管の接合部分の内周面から管を溶着させることにより接合する樹脂管溶接装置およびこれを用いた樹脂管溶着方法と溶着した樹脂により接合された樹脂管の接合構造に関する。

従来、樹脂管を接合させる方法において、接合部分にシール材を配設した後に、金属製の締め付けバンド等を樹脂管の外周面からシール材を覆うようにし、締付バンド等を締め付けることにより樹脂管を接合する方法が広く用いられていた。ところが、この方法によると、金属製の締め付けバンドと熱可塑性樹脂製管との間のシールが不十分になるおそれがあり、長年にわたる使用によっては、管内の水密性が維持できなくなってしまうおそれがあった。また、樹脂管をシール部材を介して締め付けバンドにより締め付けて接合した樹脂管の接合部分は、シール部分が管本体よりも早く劣化することが多く、長期にわたって水密を維持することができる樹脂管の接続は困難であった。
そこで、シールが管の材料よりも早く劣化することがないように、樹脂管の接合部の内周面に、管の材料と同材料の樹脂を全周にわたって溶着させることにより接合をする方法が特許文献１により開示されている。
特許第３０１７５３４号公報

特許文献１に記載の樹脂管の接合方法は、中空プロフィルを螺旋状に巻いて形成された樹脂管を溶接樹脂を用いて溶着接合するものである。より詳細には、接合する樹脂管Ｋにおいて、管を構成する螺旋部分の先端部分ＫＴを図１１に示すように、若干の隙間Ｓを生じさせるように加工した後、管Ｋの隙間Ｓの部分を覆うように外周面側から帯材ＯＢを取り付け、帯材ＯＢを加熱した後、樹脂による溶着シームＹＳを溶着させ、帯材ＯＢの加熱を解除して管Ｋの接合部分を冷却させることを特徴とする樹脂管の接合方法である。これによれば、接合をする管と同材料を管の接合部分に溶着しているので、シール部分が樹脂管本体より早く劣化させることがなく、シール性能を長期にわたって維持できる樹脂管の接合が可能になる有用な技術であり、広く用いられている。

ところが、特許文献１に記載の樹脂管の接合方法においては、螺旋管を用いていることにより、管Ｋの接合部分の隙間Ｓが螺旋状にあらわれることになる。すなわち、隙間Ｓの部分を覆う帯材ＯＢには幅広に形成された帯材ＯＢを用いなければならず、帯材ＯＢが重量化したり、帯材ＯＢを加熱する際に要する電力が多大になってしまうという課題がある。
また、接合する管Ｋが中空プロフィル管であることから、溶融した樹脂が管の中空部分に流入してしまうことや、幅広の帯材ＯＢを使用しているため、樹脂管への溶着シームＹＳを溶着させる範囲が広くなり、溶着に要する樹脂が大量に必要となってしまうという課題もある。

そこで、本発明は、溶着樹脂の使用量を削減させながらも、樹脂管を確実に溶着させることを可能にすると共に、管の接合部分に必要な帯材を使用する際においては帯材ＯＢを小型化し、接合作業に要する電力量を最小限にする樹脂管溶接装置とこれを用いた樹脂管溶着方法と溶着した樹脂により接合された樹脂管の接合構造を提供することを目的としている。

本発明は、昇降可能な昇降台を有する昇降台装置と、該昇降台を昇降動させる第１の駆動部と、前記昇降台上に回転自在に軸承された回転軸に固定され、該回転軸と共に回転軸の軸線を中心として回転するレール装置と、前記回転軸を回転駆動する第２の駆動部と、前記レール装置のレールに沿って移動可能に設けられた移動体と、該移動体を移動させる第３の駆動部と、前記移動体上に配設され、溶接用の溶接樹脂を吐出するノズルを有するノズル装置とを具備する樹脂管溶接装置であって、接合すべき端面を対向させて配置した樹脂管内に、前記回転軸の軸線を樹脂管の軸線と平行になるように配置され、次に前記第１の駆動部により、前記回転軸が樹脂管の軸線と一致する位置まで昇降台が昇降され、次いで第３の駆動部により前記移動体が樹脂管の内壁方向に移動されて前記ノズルが樹脂管の対向端面に内側から接近する位置まで移動され、次に前記第２の駆動部により前記回転軸を回転させて前記ノズルを樹脂管の対向端面に沿わせて移動させ、ノズルから吐出される溶接樹脂により樹脂管端面を溶接することを特徴とする樹脂管溶接装置である。

また、前記移動体上に、前記ノズル装置の回転方向前方側に位置して、対向配置された樹脂管の端面内側縁を切削する開先加工手段が配置されていることを特徴とする。これにより、樹脂管の対向端部における溶接後の機械的強度を向上させることができる。
さらに、前記開先加工手段がルータービットを備えることを特徴とする。これにより、樹脂管の対向端部の開先加工が効率的に行うことができると共に、加工屑が粉状にならないため、作業環境も良好になる。そして、樹脂管の突合わせ部分に、管厚方向に貫通する隙間を形成することができるので、管の接合部分に管厚方向に確実に樹脂を行きわたらせることが可能になる。

また、前記開先加工手段によって樹脂管端面が削り取られることによって生じる加工屑を収集する加工屑収集手段が設けられていることを特徴とする。これにより、樹脂管の溶接加工時（特に開先加工時）において発生する加工屑が散乱することがなく、作業環境を良好にすることができる。

また、前記移動体上に、前記ノズル装置の回転方向前方側に位置して、対向配置された樹脂管の端面内側縁を加熱する加熱手段が配置されていることを特徴とする。これにより、樹脂管の接合部分への溶接樹脂の付着が良好になるので、樹脂管の溶接を確実におこなうことができる。

また、前記移動体上に、前記加熱手段よりもさらに前記回転方向前方側に位置して前記樹脂管の端面内側縁を切削する開先加工手段が配置されていることを特徴とする。これにより、樹脂管の開先加工部分を加熱することができるので、樹脂管の溶接作業がさらに効率的に行なうことができる。

また、前記昇降台上に、該昇降台に対して前記回転軸の軸線方向に移動可能にスライド台が設けられ、該スライド台上に前記回転軸が軸承されていることを特徴とする。
さらに、前記スライド台の前記昇降台に対する移動位置を調整する移動調整機構が設けられていることを特徴とする。
これらにより、樹脂管溶接装置の位置決め作業において、ノズル装置の位置の微調整が可能になるため、樹脂管溶接装置の配設作業が軽減されると共に、溶接箇所の加工位置精度が向上し良好な樹脂管の接合が可能になる。

また、他の発明は、２つの接合すべき樹脂管を、端面を対向させた状態に配置する工程と、該対向配置した樹脂管内に請求項１〜８いずれか１項記載の樹脂管溶接機を配置する工程と、前記第１の駆動部により前記昇降台を昇降させ、前記回転軸の軸線を樹脂管の軸線に一致させる工程と、前記第３の駆動部により前記移動体を樹脂管内壁方向に移動させて前記ノズルを前記樹脂管の対向端面に内側より接近させる工程と、前記第２の駆動部により前記回転軸を回転させ、前記ノズルを樹脂管の対向端面に沿わせて回転させ、ノズルから溶接樹脂を吐出させて対向端面間を溶接する工程とを含むことを特徴とする樹脂管溶接方法である。

また、前記開先加工手段により樹脂管の端面内側縁を切削し、該切削した樹脂管の端面に前記ノズルより溶接樹脂を吐出して対向端面間を溶接することを特徴とする。これにより、樹脂管のフレッシュ面どうしを溶接することができるため、溶接強度を向上させることができる。

また、前記加熱手段により樹脂管の対向端面内側縁を加熱しつつ前記ノズルより溶接樹脂を吐出して樹脂管の対向端面間を溶接することを特徴とする。これにより、樹脂管への溶接樹脂の付着強度をさらに向上させることができるので、樹脂管の溶接後における機械的強度および耐久性が長期にわたって維持される。

さらに、凹部を有するベルト状の溶接補助具を用い、該溶接補助具を前記対向配置した樹脂管の対向端面を前記凹部が跨ぐように前記溶接補助具を樹脂管外周面に配置し、前記開先加工手段により、前記樹脂管の対向端面内側縁を、前記凹部に連通するように切削除去し、前記ノズルにより溶接樹脂を吐出して、該溶接樹脂を、前記樹脂管を切削除去して形成された空間および前記凹部内に充填して樹脂管の対向端面を溶接することを特徴とする。これにより、樹脂管の端部どうしを対向させた状態を維持することができる上、溶接樹脂の付着幅を所定幅に規定することができるので、確実な樹脂管の溶接作業が可能になる。

また、他の発明は、２つの樹脂管の溶接構造において、２つの樹脂管の対向端面の両内側縁が面取りされ、該面取り空間と、対向端面間、および対向端面の両外側縁を含む樹脂管の外側所要領域間が溶接樹脂によって満たされ、溶着接続されていると共にブリッジされていることを特徴とする樹脂管の溶接構造である。

本発明にかかる樹脂管溶接装置およびこれを用いた樹脂管溶接方法と、溶着樹脂を介して接合された樹脂管の接合構造によれば、樹脂管の接合端部どうしを溶着で接合する際において、確実に樹脂管を溶接することが可能になり、接合精度が高く、長期にわたって接合部分の水密を維持される樹脂管の提供が可能になる。
また、樹脂管の端部が面取りされたところに溶接樹脂が所定の幅で溶接され、しかも、対向する樹脂管の外周面の所要領域が溶接樹脂により溶着接続されていると共にブリッジされているので、溶接強度が向上すると共に、長期にわたり水密を維持することができる接合部を有する管の溶接構造となる。

以下添付図面に基づいて本発明の最良の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、樹脂管溶接装置の正面図である。図２は樹脂管溶接装置の側面図である。
樹脂管溶接装置１０（以下、溶接装置１０という）は、昇降台装置２０と、この昇降台装置２０上に搭載された溶接部２２とを有する。

昇降台装置２０は、基台２３に対して昇降動する昇降台２４を有する。この昇降台２４の昇降動機構は種々のものが採用できる。図示の例では、基台２３と昇降台２４とを、Ｘ字状に回動自在に交差する支持脚２５によって連結し、基台２３に対して昇降台２４が平行状態を保ったまま昇降動しうるようになっている。すなわち、Ｘ字状に交差する支持脚２５の一端側は基台２３、昇降台２４にそれぞれ回動自在に連結され、他端側は基台２３、昇降台２４に沿ってそれぞれ移動自在にガイドされる公知の構成が採用される。

昇降台２４を昇降動させる駆動部（第１の駆動部）は、例えば基台２３と昇降台２４との間に配設したシリンダ装置（図示せず）を用いることができ、足踏み式のレバー２６を操作することによってシリンダ装置のロッドを伸長させて昇降台２４を上昇させるようにすることができる。
あるいは、上記Ｘ字状の支持脚２５の移動自在に設けた他端側（一方の脚のみでよい）をボールネジに螺合し、このボールネジをモータによって回転駆動することによるジャッキ方式によって昇降台２４を昇降させるようにすることもできる。
２７は、基台２３下面に設けた車輪であり、これにより溶接装置１０が自在に走行可能となっている。

次に溶接部２２について説明する。
３０はスライド台である。スライド台３０は、昇降台２４上にスライド自在に配置されている。３１はガイドであり、スライド台３０の両側縁に設けられ、昇降台２４の側面に当接し、これにより、スライド台３０が昇降台２４に対して一方向（図２の左右方向：溶接装置１０が樹脂管内に配置された際、樹脂管の軸線方向）に移動可能にガイドされる。

スライド台３０は昇降台２４に対して移動位置調整が自在に行えるようになっている。３５はその移動調節機構の一例である。３６はその移動調節ハンドルであり、スライド台３０の側縁から外方に突出させて設けたステー３０ａにそのハンドル軸３６ａがその軸線を中心に回転自在に設けられている。ハンドル軸３６ａの下端にはスプロケット３７が固定され、このスプロケット３７が、昇降台２４の側面に配設されたチェーン３８に噛合するようになっている。したがって、ハンドル３６を回転させることによってスライド台３０が昇降台２４に対して自在に移動可能となる。３９は固定ネジであり、スライド台３０に螺合され、その先端を昇降台２４の上面に当接させることで、スライド台３０を昇降台２４の任意の位置で固定することができるようになっている。
なお、スライド台３０は必ずしも昇降台２４に対して移動可能としなくともよい。この場合、スライド台３０を設けず、昇降台２４上に直接溶接部２２を搭載する。

次に、３２は回転軸であり、スライド台３０上に配設した軸受３３、３３に軸線を中心として回転自在に軸承されている。この回転軸３２は、溶接装置１０を樹脂管内に配置した際、樹脂管の軸線と平行になる方向にスライド台３０上に設けられており、前記昇降台装置２０によって昇降台２４を上昇させることによって、樹脂管の軸線と一致するように移動させることができるようになっている。

回転軸３２の先端側には大径のギヤ４０が固定されている。このギヤ４０には、軸受３３、３３に軸承されたシャフト４１の一端に固定されたギヤ４２が噛合し、シャフト４１の他端に設けたスプロケット４３と、スライド台３０上に配設した駆動モータ（第２駆動部）４４の出力軸に固定されたスプロケットとの間にチェーン４５が掛け渡されている。したがって、駆動モータ４４を駆動することによって、回転軸３２は軸線を中心として回転駆動される（図１において矢Ｘ方向に回転される）。なお、回転軸３２を回転駆動する構成は上記に限定されるものではないことはもちろんである。

次に、５０はレール装置である。レール装置５０は、ギヤ４０の前方側に位置して、回転軸３２の先端に回転軸３２とは直交する方向に延びるように固定されている。したがって、レール装置５０も回転軸３２の軸線を中心として矢印Ｘ方向に回転することになる。なお、レール装置５０は大径のギヤ４０の前面側に固定してもよいが、ギヤ４０は回転軸３２に固定されているから、この場合にも結局のところレール装置５０は回転軸３２に固定されていると言える。
５２は移動体であり、レール装置５０にガイドされてレール装置５０のレール５１に沿って移動可能となっている。この移動体５２も、回転軸３２の軸線を中心として、矢印Ｘ方向に回転することが理解される。

図３は、レール装置５０と移動体５２との関係を示す模式図である。レール装置５０におけるレール（断面エ字状をなす）５１は、上面側と前面側に設けられていて、移動体５２は２本のレール５１に移動自在に支持されている。移動体５２は、レール装置５０の前方側に位置する鉛直部５３と、鉛直部５３上端からレール装置５０の上面側に延びる後方延在部５４と、鉛直部５３の下端から前方側に延びる前方延在部５５とを有する。鉛直部５３の背面と、後方延在部５４下面にそれぞれレール５１を受け入れる受部が設けられている。受部は、レール５１を水平方向および鉛直方向に嵌合しているので、移動体５２はレール５１から外れることなく、図２、図３において紙面に垂直な方向に移動可能となっている。図１において、５６は移動体５２駆動用のシリンダ装置（第３の駆動部）であり、シリンダがレール装置５０上に固定され、ロッドが移動体５２に連結されている。
移動体５２の前方延在部５５には、後述するノズル装置、熱風供給装置、開先加工手段等が搭載される。

図１において、６０はノズル装置であり、前方延在部５５に搭載されている。ノズル装置６０は、樹脂管溶接用の溶接樹脂を吐出ノズル６１から吐出可能となっているもので、ヒータが内蔵された加熱筒６２や溶接樹脂の押出部６３を有する公知のものを用いることができる。６５はリールで、レール装置５０上に搭載され、樹脂線が巻回され、引き出された樹脂線が加熱筒６２に供給されるようになっている。
吐出ノズル６１の先端部分は、中央部分が窪む凹状に形成されている。吐出ノズル６１の溶接加工の進行方向から見た側面形状は略コの字状をなしている。先端の凹状部分は、後に説明する開先部分ＫＳを完全に覆うことができる幅に形成されている。

図１において、６７は熱風供給装置（加熱手段）であり、そのノズル６８が、吐出ノズル６１に近接するよう、かつ吐出ノズル６１の回転方向（矢Ｘ方向）前方側に位置するようにして移動体５２上に固定されている。熱風供給装置はヒータ、送風ファンを備える公知のものを用いることができ、溶接箇所である樹脂管端面を溶接に先だって加熱するものである。
また、図１において、７０はルータ等の切削手段を備えた開先加工手段であり、熱風供給装置６７よりもさらに回転方向前方側に位置して移動体５２上に固定されている。７１はルータ回転用のモータである。開先加工手段７０は、図１０に示すように、接合すべく突き合わせた樹脂管の端面内側縁をほぼＶ字状に切削し、溶接用の溶接樹脂との接触面積を大きくするものである。

７２は、ルータの周辺を囲む有底筒状のフードであり、このフード７２内に吸引管７３の先端が接続され、ルータによって切削された樹脂管の削り屑は吸引管７３によって吸引して外部に排出可能となっている。吸引管７３は適宜な屑溜まり（図示せず）を備えた吸引装置（図示せず）に接続されている。フード７２は、熱風供給装置６７により供給される熱風が当たっても軟化することがない材料により形成されている。フード７２、吸引管７３、吸引装置等によって切削屑収集手段を構成する。
移動体５２が樹脂管内壁方向に移動されることによって、開先加工手段７０のルータは樹脂管の突き合わせ端面内壁に当接する箇所にまで、吐出ノズル６１やノズル６８は樹脂管の突き合わせ端部の内壁面近傍に位置する箇所にまで移動される。

次に、図１、図２において、８０は支持アームであり、流体シリンダ装置から構成されている。シリンダ本体８１は軸受３３、３３に固定され、ロッド先端には吸盤８２が取付けられている。この支持アーム８０は、溶接装置１０の前部側および後部側に位置して、上方に向けて、ほぼ９０度の角度をおいてそれぞれ２基ずつ設けられている。なお、吸盤８２は必ずしも必要ではなく、支持アーム８０の先端に、樹脂管Ｋと当接する当接部が形成されているのみでもかまわない。
溶接装置１０は上記のように構成されているが、支持アーム８０は流体シリンダによる伸縮形態に限定されるものではなく、手動によりスクリューを回転して伸縮させる形態とすることも可能である。

以上に説明した樹脂管溶接装置を用いた樹脂管の溶着方法について説明する。
図４は、接合すべき樹脂管の端面を対向させて配置した状態を示す斜視図である。図５は、図４のＡ−Ａ線における断面図である。図６は、本実施の形態における樹脂管溶接装置を樹脂管内に配設した状態を示す正面図である。図７は、回転軸を樹脂管中心部にセットした状態を示す正面図である。図８は、樹脂管溶接装置により樹脂管を溶接している状態を示す正面図である。図９は、吐出ノズル周りの拡大説明図である。図１０は、管の接合端部の状態変化を示す拡大説明図である。

まず、樹脂管Ｋ、Ｋの端部どうしを図４、図５に示すようにして互いに突き合わせた状態に適宜部材により支持して配設する。本実施の形態においては、溶接補助具９０を用いる。
溶接補助具９０は、２つの半円状部材の一端部どうしが回動自在に連結されると共に、自由端である他端部分どうしを連結する連結部材（共に図示せず）により円環形状をなしている。なお、溶接補助具９０は必ずしも半円状部材により構成されなくても良く、例えば、可撓性を有するベルト状の部材を巻回するようにしてもよい。
溶接補助具９０は、凹部Ｚを有し、この凹部Ｚが両樹脂管Ｋ、Ｋの端面突合せ部分を外側から覆うように樹脂管Ｋの外周面に装着される。

次に図６に示すように、支持アーム８０を縮めた状態で溶接装置１０を樹脂管Ｋの内部空間に設置し、樹脂管Ｋ、Ｋの突き合わせ部分に移動させる。溶接装置１０が樹脂管Ｋの突き合わせ部分にセットされたら、車輪２７をロックし、溶接装置１０の管軸方向における移動を拘束する。

溶接樹脂を吐出する吐出ノズル６１を備えるノズル装置６０の位置が、樹脂管Ｋ、Ｋの当接位置にあるか否かを確認し、当接位置にない場合においては、移動調整機構３５の固定ネジ３９を緩めると共に移動調整ハンドル３６を回転操作する。これにより、移動調整用ハンドルの回転軸に固定されたスプロケット３７がチェーン３８に噛合しながらチェーン３８の上を移動する。つまり、スライド台３０が昇降台２４の上面を樹脂管Kの管軸方向にスライドする。ノズル装置６０が樹脂管Ｋ、Ｋの当接位置に配設されたら、固定ネジ３９を締め付けてスライド台３０の位置を固定する。以上により、ノズル装置６０の樹脂管K、Kの管軸方向における位置決め作業が完了する。

ノズル装置６０の位置決めがなされた後、図示しないメインスイッチにより、溶接装置１０を起動する。メインスイッチが印加されると、図示しないシリンダ用スイッチにより支持アーム８０のシリンダを作動させる。本実施の形態においては、シリンダに油圧シリンダ等の流体シリンダが用いられている。
支持アーム８０は、流体シリンダにより所要長さに伸長される。支持アーム８０の側面には、樹脂管Kの管径に応じた支持アーム８０の伸長位置の表示がなされていれば好都合である。

全ての支持アーム８０・・・を樹脂管Ｋの径寸法に応じた所要長さに伸長させた後、レバー２６を操作して、支持脚（第1の駆動部）２５により昇降台装置２０を上昇させる。昇降台装置２０は、支持アーム８０、８０の吸盤８２、３２が樹脂管Ｋの内周面に当接するまで昇降台２４を上昇させる。吸盤８２を樹脂管Ｋの内周面に当接させた状態が、図７に示す状態であり、樹脂管Ｋの内部空間において、回転軸３２が樹脂管Ｋの管軸位置と略同位置に配置された状態となる。

溶接装置１０の回転軸３２が樹脂管Ｋの内部空間において、管軸位置と略同位置に配設された後、第２の駆動部である駆動モータ４４、開先加工手段であるルータービット７０、ルータービット回転用のモータ７１、加工屑収集機構である吸引管７３、加熱手段である熱風供給装置６７およびノズル６８、溶接樹脂を吐出するための加熱筒６２および押出部６３と吐出ノズル６１、移動体５２を移動させる第３の駆動部である流体シリンダ装置５６がそれぞれ作動して、樹脂管Ｋの溶接作業を行う。

具体的には、図８に示すように、流体シリンダ装置５６が伸長し、ルータービット７０、吸引管７３、熱風供給装置６７およびノズル６８、溶接樹脂を吐出する吐出ノズル６１（以下、これらをまとめて溶接加工部という）を樹脂管Ｋの内周面に接近させる方向に移動させる。次いで、駆動モータ４４を回転させ、駆動モータ４４によりギヤ４０を回転させる。先述のとおり、ギヤ４０にはレール装置５０が配設されており、レール装置５０には移動体５２を介して溶接加工部が配設されているので、駆動モータ４４の回転に伴い、溶接加工部も樹脂管Ｋの内周壁に沿って回転することになる。

ルータービット７０は、溶接加工部において回転方向の先頭位置に配設されている。また、ルータービット７０の先端部分は樹脂管Kの内壁面側に近い位置に配設されている。したがって、溶接加工部が樹脂管Ｋの内周壁に沿って回転すると、ルータービット７０が樹脂管Ｋの当接部分の切削を開始する。
樹脂管Ｋの突き合わせ部分の切削による加工屑は吸引管７３により収集される。加工屑は図示しない収集箱に貯蔵される。また、図９に示すように、ルータービット７０と吸引管７３は、フード７２により覆われているので、開先加工により発生する加工屑が飛散するおそれをなくし、作業環境の悪化を防止する。

図１０（１）に示すような樹脂管Ｋの端部当接部分は、ルータービット７０により図１０（２）に示すような管厚方向に貫通する開先部分KSを形成する。また、開先部分ＫＳの形状は、ルータービット７０の形状と略同じ形状となり、図１０（２）に示すような、樹脂管Ｋの内周面から外周面にかけて管厚方向の中途部分までは先細りのテーパー状をなし、管厚方向の中途部分から外周面にかけては同一幅となる、逆Ｙ字状の開先部分ＫＳが形成されることになる。
このように、樹脂管Ｋの当接部分に開先部分ＫＳが形成されたことにより、樹脂管Ｋの内周面から溶接補助具９０と樹脂管Ｋとの間に形成された中空部分Zが樹脂管Ｋの内部空間に連通する。

次いで、熱風供給装置６７のノズル６８により開先部分ＫＳおよびその近傍が加熱され、樹脂管Ｋを軟化させる。熱風供給装置６７のノズル６８は図９に示すように、先端部が徐々に幅広になるテーパー状に形成されているので、熱風が開先部分ＫＳの逆テーパー部分に効率的に吹き付けられる。熱風供給装置６７のノズル６８の先端部には、熱風を分流させるための分流板が配設されていればなお好適である。
熱風の温度は、樹脂管Ｋの軟化点以上融点以下の温度であるのが好ましい。

熱風供給装置６７により樹脂管Ｋの開先部分ＫＳを軟化させた後、加熱筒６２がリール６５から供給された溶接材を溶融し、溶接樹脂Ｊを押出部６３により吐出ノズル６１から開先部分ＫＳへ押し出す。開先部分ＫＳには溶接補助具９０が装着されているので、溶接樹脂Ｊは樹脂管Ｋの内周面から開先部分ＫＳを通って樹脂管の外表面の中空部分Zまで充填される。すなわち溶接樹脂Ｊは、図１０（３）に示すように、中空部分Ｚ、開先部分ＫＳ、吐出ノズル６１の先端部のコの字部分のそれぞれに充填される。

このような開先加工処理、加熱処理、溶接樹脂吐出処理を樹脂管Ｋの当接部分の内周面を全周にわたって行えば、樹脂管Ｋ、Ｋの溶接処理が完了する。溶接処理が完了したら、溶接補助具９０の締結具を緩めて、溶接補助具９０を樹脂管Ｋから取り外す（図１０（４））。
以上の溶着作業により溶着された樹脂管Ｋは、溶接樹脂Ｊが、樹脂管Ｋの管厚方向において、管厚よりも肉厚であると共に、樹脂管Ｋ、Ｋの外周面側と内周面側において、樹脂管Ｋ、Ｋの一部を覆う構造となっている。これにより、樹脂管Ｋ、Ｋの溶着強度を長期にわたって維持すると共に、美しい仕上がり形状とすることができる。
以上の作業を樹脂管の当接箇所のそれぞれにおいて行うことにより、樹脂管Ｋ、Ｋを溶接樹脂により水密に溶着接続することができる。

以上に、本実施の形態における樹脂管Ｋの溶接装置１０およびこれを用いた樹脂管Ｋの溶着方法について詳細に説明してきたが、本発明にかかる樹脂管Ｋの溶接装置１０およびこれを用いた樹脂管溶着方法は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、発明の主旨を変更しない範囲における各種の変更をしたとしても、本発明の技術的範囲に属するのはいうまでもない。

例えば、樹脂管Ｋの溶着においては、溶接材として、樹脂管Ｋと同一の材料からなる線条体が用いられているが、これに加えて、吸引管７３により収集箱に収集された開先加工により生じる加工屑を溶接材に用いることも可能である。これによれば、加工屑の有効利用が可能になり、産業廃棄物の発生をなくすと共に資源の節約にもなる。

また、本実施の形態においては、開先加工手段としてルータービット７０を用いているが、グラインダ等を用いることももちろん可能である。この場合においては、ルータービット７０と、吸引管７３の動力源をエア吸引装置で共用させることができるため、溶接装置１０の製造コストを削減することができる。
さらに、工事現場等において、管径が５００ｍｍ程度の中口径の樹脂管Ｋを溶着させる場合においては、開先部分ＫＳを貫通孔にせず、樹脂管が当接した状態の上に溶接樹脂を溶着させる程度の溶着であっても十分使用に耐え得ることができる。

また、スライド台３０を昇降台装置２０の上端面においてスライドさせる他の形態としては、昇降台装置２０の上端面にレールを配設し、レールを介してスライド台３０をスライド自在に配設する形態としてもよい。
さらにまた、溶接補助具９０に熱線を内蔵させておけば、溶接補助具９０を加熱手段の一部として用いることができる。これによれば、熱風供給装置６７による開先部分の加熱処理が樹脂管Ｋの内周面の開先部分ＫＳのみとなってしまうことがなく、中空部分（凹部）Ｚに面する樹脂管Ｋの外周面部分も加熱することが可能になる。したがって、溶接樹脂Jを樹脂管Ｋの外表面側においても確実に溶着させることができるので、信頼性の高い樹脂管Ｋの溶着作業が可能になり好適である。

また、本発明に係る樹脂管溶接機１０は、吐出ノズル６１が樹脂管の内周面に沿って回転することにより、樹脂管Ｋを溶着接合している。したがって、吐出ノズル６１の吐出端の向きによっては、樹脂管Ｋへの押圧力が異なり、同一突合せ部分であっても、溶着接合の加工品質にばらつきが生じるおそれがある。
そこで、吐出ノズル６１の吐出端の向きに応じて、流体シリンダ５６の伸縮を制御する制御部（図示せず）を配設すれば好適である。これにより、吐出ノズル６１の吐出端が下方を向いている場合には、樹脂管Ｋから吐出ノズル６１を若干離反させ、吐出ノズル６１の吐出端が上方を向いている場合には、樹脂管Ｋに吐出ノズル６１を接近させ、吐出ノズル６１の吐出端が側方を向いている場合には、吐出ノズル６１の吐出端が上向きの場合と下向きの場合の中間的な位置となるように吐出ノズル６１の位置を制御することが可能になり、さらに高品質な樹脂管の溶着接合が可能になる。

さらには、本発明にかかる樹脂管の溶接装置１０に、ルータービット７０の先端部分に感圧センサを配設し、感圧センサから出力された信号から、ルータービット７０と樹脂管Ｋとの相対位置（具体的には樹脂管Ｋのゆがみ）を算出すると共に、ルータービット７０と樹脂管Ｋとの相対位置の算出結果に基づいて駆動モータ４４の駆動速度および流体シリンダ装置５６の伸縮量を制御する制御手段(図示せず)を配設することも可能である。これによれば、溶接加工部の加工速度や、樹脂管Ｋに対するルータービット７０、吸引管７３、熱風供給装置６７、溶接樹脂Jの吐出ノズル６１を樹脂管Ｋの状態に応じて内周面位置から適宜接離動させることができる。すなわち、樹脂管Ｋの加工部分の状態に応じて常に適切に溶接処理ができるように、各種手段の動作を制御することが可能となるので、樹脂管Ｋの溶着接合が非常に高精度で行えると共に、樹脂管Ｋに変形がある場合においても確実な溶着作業ができるためさらに好適である。

また、制御手段に管径を入力することにより、支持アーム８０の伸長量を制御して、管径に応じて支持アーム８０を自動的に伸長させることも可能である。これにより、回転軸３２をより正確に管軸に一致させることも可能になり、溶接加工部の溶着箇所への接離動量を最小限にすることができるので、効率的な溶着作業が可能になる。

樹脂管溶接装置の正面図である。 樹脂管溶接装置の側面図である。 レール装置と移動体との関係を示す模式図である。 接合すべき樹脂管の端面を対向させて配置した状態を示す斜視図である。 図４中のＡ−Ａ線における断面形状を示す断面図である。 本実施の形態における樹脂管溶接装置を樹脂管に配設した状態を示す正面図である。 回転軸を樹脂管中心部にセットした状態を示す正面図である。 樹脂管溶接装置により樹脂管を溶接している状態を示す正面図である。 吐出ノズル周りの拡大説明図である。 管の接合端部の状態変化を示す拡大説明図である。 従来技術の一例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 樹脂管溶接装置
２０ 昇降台装置
２２ 溶接部
２３ 基台
２４ 昇降台
２５ 支持脚（第1の駆動部）
３０ スライド台
３２ 回転軸
３５ 移動調整機構
３６ 移動調整ハンドル
４４ 駆動モータ（第２の駆動部）
５１ レール
５２ 移動体
５６ 流体シリンダ装置（第３の駆動部）
６１ 吐出ノズル
６６ ルータービット
６７ 熱風供給装置
７３ 吸引管
８０ 支持アーム
Ｊ 溶接樹脂
Ｋ 樹脂管
ＫＳ 開先部分
Ｚ 凹部

Claims (13)

1. 昇降可能な昇降台を有する昇降台装置と、
   該昇降台を昇降動させる第１の駆動部と、
   前記昇降台上に回転自在に軸承された回転軸に固定され、該回転軸と共に回転軸の軸線を中心として回転するレール装置と、
   前記回転軸を回転駆動する第２の駆動部と、
   前記レール装置のレールに沿って移動可能に設けられた移動体と、
   該移動体を移動させる第３の駆動部と、
   前記移動体上に配設され、管溶接用の溶融樹脂を吐出するノズルを有するノズル装置とを具備する樹脂管溶接装置であって、
   接合すべき端面を対向させて配置した樹脂管内に、前記回転軸の軸線を樹脂管の軸線と平行になるように配置され、次に前記第１の駆動部により、前記回転軸が樹脂管の軸線と一致する位置まで昇降台が昇降され、次いで第３の駆動部により前記移動体が樹脂管の内壁方向に移動されて前記ノズルが樹脂管の対向端面に内側から接近する位置まで移動され、次に前記第２の駆動部により前記回転軸を回転させて前記ノズルを樹脂管の対向端面に沿わせて移動させ、ノズルから吐出される溶融樹脂により樹脂管端面を溶接することを特徴とする樹脂管溶接装置。
2. 前記移動体上に、前記ノズル装置の回転方向前方側に位置して、対向配置された樹脂管の端面内側縁を切削する開先加工手段が配置されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂管溶接装置。
3. 前記開先加工手段がルータービットを備えることを特徴とする請求項２記載の樹脂管溶接装置。
4. 前記開先加工手段によって樹脂管端面が削り取られることによって生じる加工屑を収集する加工屑収集手段が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の樹脂管溶接装置。
5. 前記移動体上に、前記ノズル装置の回転方向前方側に位置して、対向配置された樹脂管の端面内側縁を加熱する加熱手段が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項記載の樹脂管溶接装置。
6. 前記移動体上に、前記加熱手段よりもさらに前記回転方向前方側に位置して前記樹脂管の端面内側縁を切削する開先加工手段が配置されていることを特徴とする請求項５記載の樹脂管溶接装置。
7. 前記昇降台上に、該昇降台に対して前記回転軸の軸線方向に移動可能にスライド台が設けられ、該スライド台上に前記回転軸が軸承されていることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項記載の樹脂管溶接装置。
8. 前記スライド台の前記昇降台に対する移動位置を調整する移動調整機構が設けられていることを特徴とする請求項７記載の樹脂管溶接装置。
9. ２つの接合すべき樹脂管を、端面を対向させた状態に配置する工程と、
   該対向配置した樹脂管内に請求項１〜８いずれか１項記載の樹脂管溶接機を配置する工程と、
   前記第１の駆動部により前記昇降台を昇降させ、前記回転軸の軸線を樹脂管の軸線に一致させる工程と、
   前記第３の駆動部により前記移動体を樹脂管内壁方向に移動させて前記ノズルを前記樹脂管の対向端面に内側より接近させる工程と、
   前記第２の駆動部により前記回転軸を回転させ、前記ノズルを樹脂管の対向端面に沿わせて回転させ、ノズルから溶融樹脂を吐出させて対向端面間を溶接する工程とを含むことを特徴とする樹脂管溶接方法。
10. 前記開先加工手段により樹脂管の端面内側縁を切削し、該切削した樹脂管の端面に前記ノズルより溶融樹脂を吐出して対向端面間を溶接することを特徴とする請求項９記載の樹脂管溶接方法。
11. 前記加熱手段により樹脂管の対向端面内側縁を加熱しつつ前記ノズルより溶融樹脂を吐出して樹脂管の対向端面間を溶接することを特徴とする請求項９または１０に記載の樹脂管溶接方法。
12. 凹部を有するベルト状の溶接補助具を用い、該溶接補助具を前記対向配置した樹脂管の対向端面を前記凹部が跨ぐように前記溶接補助具を樹脂管外周面に配置し、
    前記開先加工手段により、前記樹脂管の対向端面内側縁を、前記凹部に連通するように切削除去し、
    前記ノズルにより溶融樹脂を吐出して、該溶融樹脂を、前記樹脂管を切削除去して形成された空間および前記凹部内に充填して樹脂管の対向端面を溶接することを特徴とする請求項９〜１１のうちのいずれか一項記載の樹脂管溶接方法。
13. ２つの樹脂管の溶接構造において、
    ２つの樹脂管の対向端面の両内側縁が面取りされ、該面取り空間と、対向端面間、および対向端面の両外側縁を含む樹脂管の外側所要領域間が溶接樹脂によって満たされ、溶着接続されていると共にブリッジされていることを特徴とする樹脂管の溶接構造。

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