JP2694016B2 - プラスチック被覆チューブ成形装置 - Google Patents

プラスチック被覆チューブ成形装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プラスチックを被覆した金属もしくは金属
合金チューブの成形装置に関するものである。
（従来技術及び発明が解決しようとする課題） かかるチューブは、薄いアルミニューム・ストリップ
（細片）をチューブ状とし、次に、内面および外面の両
方をポリエチレンのようなプラスチック材で被覆するこ
とによって得られるものであり、多くの長所を有してい
る。すなわち、このものは、軽量で、折り曲げが容易で
あり、耐腐食性に優れ、流体の流動性が高く、且つ、接
続、連結が容易である。
このタイプのプラスチック被覆チューブおよびその製
法は、アメリカ特許明細書第4370186号で詳述されてい
る。かかる明細書では、アルミニュームのストリップを
チューブ状に折り重ねて継ぎ合わせ、さらに、心棒の上
を通過させるところの製法を説明している。プラスチッ
ク材を、次に、同心棒からこのアルミニューム・チュー
ブの内面上に押し出す。このチューブはさらに、一層の
プラスチックが同チューブの外面上に押し出されるとこ
ろの細孔を通過する。
ヨーロッパ特許第0024220号および英国特許出願第962
5432号は、連続した金属ストリップをＵ字状に成形する
手段、同ストリップを重複したチューブに折り重ねる成
形ブシュ（円筒部品）、このブシュを介して伸びる心
棒、チューブがこの心棒を通過する際にチューブを位置
決めするところの位置決めスリーブ、およびチューブが
この位置決めスリーブを介して通過する際に同位置決め
スリーブを溶接するところの溶接手段、から構成され
る、先記のプラスチック被覆金属チューブを成形する装
置を説明したものである。
位置決めスリーブは、片側に溶接スロットを有し、一
般に、超音波溶接ホイールで溶接されるときに、重複チ
ューブの形状を保持するために円形のものである。この
溶接ホイールは、心棒から離れて取りつけられており、
これによって、位置決めスリーブ上への移動が可能とな
り、さらに、重複部に沿って同チューブを溶接するため
に溶接ホイールを下降できる。溶接操作を行っていると
きに、心棒は、金敷の役割を果たし、溶接操作の間、チ
ューブは、このホイールと心棒に挟まれている。
この溶接操作は、好ましくは、既知のタイプの超音波
溶接ホイールを用いて実施するものとする。しかしなが
ら、このような既知の溶接ホイールは、ホイールの回転
が、同ホイールの周囲に対しての金属チューブの重複部
の動きによってのみ生じるところのフリー・ホイーリン
グ・タイプである。
本発明によれば、ヨーロッパ特許第0024220号および
英国特許出願第8625432号に詳述された汎用タイプの、
プラスチック被覆金属あるいは金属合金チューブの成形
装置が提供される。ただし、ここで云う溶接手段は、超
音波溶接ホイールから構成されるものであり、使用時に
おいては、この溶接ホイールは、心棒の上の金属チュー
ブの速度と同一の周辺速度で駆動される。この溶接ホイ
ールを金属チューブとは別に駆動させることによって、
溶接部の品質ならびに信頼性が改善され、また、溶接ス
テーションおよび被覆ステーションの下流に配列された
引き抜き装置によって、このプラスチック被覆チューブ
にかかる張力が少なくて済むのである。
（課題を解決するための手段） したがって、本発明によれば、金属の連続したストリ
ップをＵ字状に成形する手段、同ストリップを重複した
チューブに折り重ねる成形ブシュ（円筒部品）、このブ
シュを介して伸びる心棒、チューブがこの心棒を通過す
る際にチューブを位置決めするところの位置決めスリー
ブ、チューブがこの位置決めスリーブを介して通過する
際に同位置決めスリーブを溶接するところの溶接手段、
およびプラスチック材を心棒から、チューブが心棒の上
を通過するときに、同チューブの内面上に押し出す装置
から構成されるプラスチック被覆チューブの成形装置で
あって、 溶接手段が超音波溶接ホイールならびにこの溶接ホイ
ールの駆動手段から構成され、かつ、この駆動手段は、
同溶接ホイールを、重複チューブを同ホイールを越えて
引っ張るところの速度と同一の周辺速度でもって駆動で
きるものであることを特徴とするプラスチック被覆チュ
ーブの成形装置である。
英国特許出願第8625432号に詳述された装置によれ
ば、好ましくは、先記の成形ブシュおよび位置決めスリ
ーブは、共に浮動するように、心棒に取りつけるものと
する。
（実施例） 本発明の好ましい実施例について、以下に添付の図面
を参照することにより説明する。
図において、第１図は、本発明のプラスチック被覆チ
ューブを成形するところの方法および装置のブロック線
図であり、このものは、約0.2mmゲージの平らなアルミ
ニューム・ストリップを供給ロール10から、この平らな
ストリップをＵ字状断面ストリップに成形するところの
予備成形ステーション11まで通過させることから構成さ
れている。この予備成形ステーション11から、このＵ字
状端面ストリップが成形ステーションまで進み、ここ
で、重複チューブに成形され、次に、この重複チューブ
が溶接ステーション13まで進み、さらに、以上から内面
被覆ステーション14に到達する。先記溶接ステーション
13において、重複アルミニューム・チューブは溶接さ
れ、溶接後、直ぐに、プラスチック材の内面コートが同
チューブの内面上に押し出される。この部分的に被覆さ
れたチューブは、次に、外面被覆ステーション15まで進
み、ここで、プラスチック材の外面コートが同チューブ
の外面上に押し出される。この被覆チューブは、次に、
冷却ステーション16まで進み、ここから、取り込みステ
ーション17まで進み、ここで、同被覆チューブは、取り
込みロール上に巻き取られる。
以下に、本発明の装置のさらに詳細に説明する。アル
ミニューム・ストリップ20は、供給ロール10から引き出
されて、次に、一連の成形ブロック21に進み、ここで、
Ｕ字状断面ストリップ22に成形される。アルミニューム
の厚さは、完成品のパイプが耐え得るよう計算された圧
力に依存しており、通常は非常に薄いものである。した
がって、この成形工程は、同金属にかかる応力および歪
みを最少にするために、徐々に稼動させる。先記Ｕ字状
断面ストリップ22は、次に、心棒23の一端を通過してか
ら、心棒23上に取りつけられた成形ブシュ24に到達す
る。この成形ブシュ24は、第５図に、さらに詳しく示さ
れている。この成形ブシュは、硬質のポリイミド樹脂製
であり、ほぼ円形のアウトレット（出口）26に通じると
ころの漏斗状の先細りチャンネル25を有している。第６
図に示したように、アウトレット26は、アルミニューム
・ストリップが成形ブシュ24を離れるときに重複パイプ
に成形されるように、非対称形をとっている。明らかな
理由により、この先細りチャンネル25の長さは、アウト
レット26の直径の２〜３倍の範囲にあるが、好ましく
は、同直径の２倍半とする。これによって、アルミニュ
ーム・ストリップが比較的、短い距離においてＵ字状断
面ストリップから重複チューブ27に成形できるからであ
る。このチューブの内径は、通常、10mm〜75mmの範囲に
ある。
心棒23は、マニホルド29の一部を成すところのアーム
28に取りつけられ、かつ、ここより突き出している。第
４図から最も良く判るように、成形ブシュ24を支承する
ところのアーム28は、成形ブシュ24のチャンネル25に伸
びており、また、心棒23は、さらに、アウトレット26を
介して伸びることによって、ストリップが、成形ブシュ
24のアウトレット26から出てきた際に心棒23の周りで重
複チューブ27に成形されるのである。
この成形ブシュ24から、重複チューブ27は、位置決め
スリーブ30を通過する。このものは、成形ブシュ24と同
一の材質でできている。この位置決めスリーブ30は、一
方に溶接スロット31を有しており、ほぼ円形になってい
る。これによって、超音波溶接ホイール32により溶接さ
れるときに重複チューブ27の形状が保たれる。この溶接
ホイール32は、心棒23およびマニホルド29から離れて取
りつけられており、これによって、位置決めスリーブ30
上の位置に移動でき、また、チューブを重複部にそって
溶接するために溶接スロット31まで下降する。溶接操作
の進行中に、心棒23は、金敷の役割を果たし、チューブ
27は、溶接操作の間、ホイール32および心棒に挟まれて
いる。この溶接ホイール32は、たとえば、重複チューブ
27が同ホイール32の周囲および心棒23の間を通過すると
きの速度に合致した周辺速度において電動モーター（図
示していない）によって独立して駆動される。
成形ブシュ24および位置決めスリーブ30は両方とも、
心棒23上に支えられたところのハウジング33内にある。
このハウジング33は、ハウジング33の温度、さらに、こ
れにより、心棒23の周りに温度を一定に保つところの通
し孔（スルー・ボア）34ならびに複数個の加熱エレメン
ト35を有している。
第７図から最も良く判るように、心棒23は、円筒状の
外壁36およびケルネル（コア）37、心棒23の先端または
前縁40の近くにある環状孔39の中で終焉する環状通路38
を限定するところの、ケルネル37および外壁36の間にあ
る間隙から構成されている。この環状通路38は、２つの
独立した導管41および42に連結し、かつ、（原材料の）
供給をうけている。これら導管は、支承アーム28を介し
て、マニホルド29と連絡している。溶接済みチューブ27
の内面を被覆するためのプラスチック材は、マニホルド
29から導管41に供給され、また、プラスチック材43をア
ルミニューム・チューブの内面に固着するプラスチック
接着物質は、マニホルド29から導管42を介して供給され
る。
アーム28には複数個の加熱エレメント45が備わってい
る。これは、プラスチック材およびプラスチック接着物
質を高温の流動状態に保ち、これによって、これらの物
質が導管41および42を介して、また、心棒23内の環状通
路38に沿って容易に流動できるのである。このプラスチ
ック材43は、便宜上、ポリエチレンでも良く、また、こ
のポリエチレンをアルミニューム・チューブの内面に固
着するところのプラスチック接着物質44は、グラフト重
合ポリエチレンであっても良い。しかしながら、いずれ
の適当なプラスチック材およびプラスチック接着物質で
も、アルミニューム・チューブの内面にしっかりと固着
する目的で、用いても差し支えない。
溶接済みチューブ27が心棒のチップ40の近くの環状細
孔39上を通過するときに、接着物質44は、同チューブの
内面上に押し出され、プラスチック材43はプラスチック
接着物質44の上部に押し出される。第７図から明らかな
ように、エア・ライン47は、心棒のケルネル37を介して
伸び、圧力下にある空気は、心棒の端からチューブに注
入される。これによって、同チューブ内で永久圧力が創
出される。この永久圧力は、チューブの内面上にプラス
チック材を敷くための一助となり、同時に、後述の方法
で、アルミニューム・ストリップの溶接時に発生してい
る恐れのある、何らかの欠陥を検出する役割を果たすも
のである。
成形ブシュ24および位置決めスリーブ30は、ハウジン
グ33によって移動し、このものは、ブシュ24およびスリ
ーブ30と共に、心棒23上に移動して、心棒と共に浮動す
る。第３図から最も良く判るように、このハウジング33
は、Ｌ字状であり、また、下部48を有しており、この上
に成形ブシュが乗り、さらに、上部49は、成形ブシュと
一体と成って、ここに心棒23が伸びている。
ハウジング33の端のすぐ近くにあるのが被覆ブシュ50
であり、このものは、マニホルド29に取り外しが出来る
ように取りつけられており、また、ボア51と一体と成っ
ており、これを介して、ハウジング33から出くるとき
に、溶接済みチューブ27が通過する。被覆ブシュ50は、
マニホルド29において導管54および55とそれぞれ連絡し
ている環状通路52および53と一体に成っている。環状通
路52および53は、ボア51に向かって開口している環状細
孔56に併合している。ポリエチレンのようなプラスチッ
ク材は、通路54を介して、マニホルド29から供給され、
また、グラフト重合ポリエチレンのような接着物質は、
通路55を介して、同マニホルドから供給される。第９図
から判るように、環状通路53が環状通路52の内側に放射
状に位置しているので、接着物質は、アルミニューム・
チューブがボア51を介して細孔56を通過するときに、同
チューブの外面上に敷かれ、また、プラスチック材は、
したがって、この接着物質の上に敷かれることになる。
アルミニューム・チューブが被覆ブシュ50から出てく
るときに、このものは、同チューブの内面にグラフト重
合ポリエチレンが固着するところのポリエチレンの内側
被覆を得る。また、同チューブの外面にグラフト重合ポ
リエチレンが固着するところの、同様のポリエチレンの
外側被覆を得るのである。被覆ブシュ50から、被覆済み
チューブは、冷却水バス60を介して進み、同バスから、
図示していないが、取り込みロールに到達する。
チューブの内面をプラスチック材で被覆するときに解
決すべき問題の一つは、心棒に沿って（プラスチック材
が）容易に流動できるように同プラスチック材の温度を
一定に保つことである。心棒の内径は、同チューブの内
径よりも小さいはずであるから、プラスチック材のため
の加熱エレメントを、導管ならびに心棒の中に備えるこ
とは不可能である。我々は、この問題を解決している。
すなわち、先ず第一に、心棒を比較的、短くし、第二
に、成形スリーブ24および位置決めスリーブ30のハウジ
ング33を加熱することによって、心棒の周りの周囲温度
を充分に高温に維持することが可能になるからである。
さらに、心棒の長さを短くするために、アルミニュー
ム・ストリップをＵ字状断面から非常に短い距離で溶接
が即、出来るところの重複チューブに変形する。この重
複チューブは、次に、溶接し、さらに同時に、同チュー
ブの内面上にプラスチック材を押し出す。これらの目的
（工程）は、成形ブシュに漏斗状ボアを備えることによ
って達成できる。すなわち、このボアがアルミニューム
・ストリップをＵ字状から、完成品チューブの直径の約
２倍と云う、短い距離において、非対称形の重複チュー
ブに成形するのである。この重複チューブは、次に、た
だちに溶接されて成形され、心棒から溶接ステーション
のすぐ下流において、内面をプラスチック材で被覆され
る。
心棒の長さを絶対最短にすることによって、心棒の先
端における心棒の動きを、必ずしも皆無ではないが、減
少できる。チューブの内面上にプラスチック材を押し出
すポイントにおける心棒の先端の動きは、このチューブ
の内面上に押し出されたプラスチック材の厚さにバラツ
キをもたらすことも明らかになっているが、このような
バラツキは、ハウジング33、ブシュ24およびスリーブ30
を心棒上に取りつけ、これによって、これらが心棒と共
に浮動することにより、減少できることが判明してい
る。
成形ブシュ24は、比較的硬い材質から出来ているが、
摩耗をうけ易い。しかしながら、このものは、被覆ブシ
ュ50を外し、かつ、ハウジング33を心棒から滑らせて外
すことによって、比較的簡単に交換できる。次に、ブシ
ュ24およびスリーブ30を取り替えることができる。
様々な理由から、重複チューブの溶接に欠陥が伴うこ
とがあり得る。チューブの溶接における欠陥は、チュー
ブの端が装置を介して通る際にチューブを最初につま
み、シールすることによって、チューブがエア・ライン
47を介して空気内圧の下におくことで検出可能である。
チューブ内の何らかの欠陥は、チューブからの空気漏れ
の原因となる。つまり、チューブが冷却水バス60を介し
て通過すると、溶接部の欠陥を示すところの空気の泡が
一目瞭然となる。別に、溶接ステーションの下流のいず
れのポイントにおけるチューブ内の圧力の低下を感知す
る感知機構を備えることも可能である。チューブの内面
上および外面上のプラスチックは、同チューブが冷却水
バスに入ったときは、未だ比較的軟らかいので、中部内
の空気圧は、溶接部に欠陥のあるところのポイントにお
ける軟らかいプラスチックを突き抜ける。別に、溶接ス
テーションの下流のいずれのポイントにおける中部内の
圧力の低下を感知する感知機構を備えることも可能であ
る。
溶接操作は、超音波溶接ホイールによって実施され
る。このものは、位置決めスリーブ30のスロット31を介
して伸び、チューブの重複端を心棒に対してプレスす
る。このとき、心棒は、溶接操作中に溶接ホイールにと
って金敷の役割を果たすのである。溶接される材料の、
溶接ホイールの周囲を通過する動きに依存している、既
知のタイプの超音波溶接ホイールと違って、本発明によ
るところの装置に使用される溶接ホイールは、操作上、
別の駆動手段、たとえば、心棒上のチューブの重複端の
速度に対応している周辺速度で溶接ホイールを回転する
ところの電動モーターに、連結している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のチューブ成形法における製造段階の
ブロック図、第２図は、本発明の方法を実施するための
装置を図解した立面図、第３図は、第２図に示した同装
置の斜視図、第４図は、第２図及び第３図に示した同装
置の細部についての断面図、第５図は、第４図に示した
形成ブシュの斜視図、第６図は、第５図の同ブシュの端
面図、第７図は、第４図に示した同装置の心棒について
の断面図、第８図は、第７図の線VIII−VIIIについての
断面図、第９図は、第２図及び第３図に示した同装置の
細部についての断面図、第10図は、第９図の線Ｘ−Ｘに
ついての断面図である。 10……供給ロール、11……予備成形ステーション、13…
…溶接ステーション、14……内面被覆ステーション、15
……外面被覆ステーション、16……冷却ステーション、
17……取り込みステーション、20……アルミニューム・
ストリップ、21……成形ブロック、23……心棒、24……
成形ブシュ、26……アウトレット、27……重複チュー
ブ、30……位置決めスリーブ、31……溶接スロット、32
……溶接ホイール、33……ハウジング、35……加熱エレ
メント、36……外壁、39……環状孔、41,42……導管、4
3……プラスチック材、44……接着物質、50……被覆ブ
シュ、52,53……環状通路、60……冷却バス。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属の連続したストリップをＵ字状に成形
    する手段、同ストリップを重複したチューブに折り重ね
    る成形ブシュ（円筒部品）、このブシュを介して伸びる
    心棒、チューブがこの心棒を通過する際にチューブを位
    置決めするところの位置決めスリーブ、チューブがこの
    位置決めスリーブを介して通過する際に同位置決めスリ
    ーブを溶接するところの溶接手段、およびプラスチック
    材を心棒から、チューブが心棒の上を通過するときに、
    同チューブの内面上に押し出す装置から構成されるプラ
    スチック被覆チューブの成形装置であって、 溶接手段が超音波溶接ホイールならびにこの溶接ホイー
    ルの駆動手段から構成され、かつ、この駆動手段は、同
    溶接ホイールを、重複チューブを同ホイールを越えて引
    っ張るところの速度と同一の周辺速度でもって駆動でき
    るものであることを特徴とするプラスチック被覆チュー
    ブの成形装置。
  2. 【請求項２】前記駆動手段が、電動モーターであること
    を特徴とする請求項１に記載のプラスチック被覆チュー
    ブの成形装置。
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