JP3210741B2 - プラスチック管の突合わせ融着方法及び装置 - Google Patents

プラスチック管の突合わせ融着方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック管同志を
突合わせ融着する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来技術】ガス管や上下水道管として近年、ポリエチ
レン等のプラスチック管が多用されるようになってき
た。かゝる管の配管工事において、プラスチック管同志
を接続する際には従来、両管の接合面をヒータで加熱溶
融したのち、管を突合わせて溶融面同志を所定圧力で圧
着する方法が採られている。
【０００３】こうした管は通常、コイル状に巻かれたも
のから引出して用いているが、真直ぐに伸ばしても、巻
きぐせにより巻込もうとしたり、Ｕ状溝内に敷設される
管の折曲部がＵ状溝側壁に押付けられる際の反発力によ
り反ろうとし、或いはまた坂での敷設工事のように、プ
ラスチック管やパット融着機自体が上下方向に傾斜する
場合には、管や融着機自体の自重の傾斜方向分力によ
り、プラスチック管には、対向する管より離れようとす
る引張力や、対向する管に押付けられようとする押付力
が働くようになり、その結果、管同志を所定の圧着力で
押付けたときの実際の圧着力は、所定の圧着力よりも上
述の引張力や押付力に相当する分だけ、小さくなった
り、大きくなったりする。そのため、管の溶融面同志を
所定の圧着力で圧着するには、管に作用する所期の引張
力や押付力に相当する分を予め付与しておく必要があ
る。
【０００４】管に作用するこうした所期の引張力や押付
力を有効に吸収相殺し、所定の圧着力を自動的に付与す
ることができるようにするために、特開昭６１−９４７
４１号には、固定クランプと、平行な一対の案内棒にス
ライド可能に装着され、固定クランプに向かって進退す
る可動クランプと、モータの出力軸に連結されて案内棒
と平行に伸び、固定クランプに回転自在に軸支される送
りネジ軸と、送りネジ軸に螺着されるスライダーと、可
動クランプとスライダーとの間の送りネジ軸に装着され
る第１のコイルバネと、可動クランプのスライド孔にピ
ストン式にスライド自在に嵌入され、可動クランプより
案内棒と平行に突出して突出端がスライダーに固着され
るスライドピンと、可動クランプのスライド孔内のスラ
イドピンに装着される第２のコイルバネよりなり、可動
クランプに把持されたプラスチック管に作用する所期の
引張力が第１のバネにより、また押付力が第２のバネに
より吸収されるようにしたものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、管に作用す
る所期の引張力や押付力を無効にして管に所定の圧着力
を与えることができるようにするための、上述のバネ方
式に代わる構造の簡単な方法及び装置を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題の解決手段】本発明の融着方法は、突合わせて融
着すべき一方のプラスチック管を固定クランプに、他方
のプラスチック管を固定クランプに向かって進退可能に
支持される可動クランプにそれぞれ把持させたのち、可
動クランプのアクチュエイターを作動して管に作用する
所期の引張力或いは押付力とバランスさせ、ついでアク
チュエイターの作動流体に所期の圧着力に相当する圧力
を加えるようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】上記の方法を実施するための装置は、突合
わせて融着すべき一方のプラスチック管を着脱可能に把
持する固定クランプと、固定クランプに向かって進退可
能に支持され、他方のプラスチック管を着脱可能に把持
する可動クランプと、可動クランプを進退させるアクチ
ュエイターと、アクチュエイターの作動流体の圧力を検
出する圧力センサーと、圧力センサーによって検出され
た圧力に応じてアクチュエイターを制御する制御装置と
からなるものである。
【０００８】本発明方法及び装置で用いられるアクチュ
エイターは、油圧式或いは空気圧式シリンダー、なかで
もエアシリンダーが望ましい。
【０００９】
【作用】管に作用する所期の引張力や押付力とバランス
する作動流体の圧力は次のようにして求めることができ
る。図１のシリンダー１において、可動クランプとロッ
ド２を介して連結されるピストン３の面積をａ、ロッド
２の断面積をｂとし、ピストン３の右側、すなわちロッ
ド側のシリンダーｃ内に圧力ｐc の低圧の圧縮空気を常
時供給すると共に、ピストン３の左側のシリンダーｄ内
に圧力ｐt の高圧の圧縮空気を一定時間供給する。
【００１０】可動クランプよりピストン３に引張力Ｐ’
が図の矢印方向にかゝっている場合、バランス後、シリ
ンダーｄ内の圧力がｐd になったとすると、ピストン３
の左側面に作用する力ａ・ｐd は、ピストン３の右側面
に作用する力（ａ−ｂ）ｐcと引張力Ｐ’と釣り合うこ
とになる。 すなわち、ａ・ｐd ＝（ａ−ｂ）ｐc ＋Ｐ’となり、 引張力Ｐ’＝−（ａ−ｂ）ｐc ＋ａ・ｐd ────(1) となる。
【００１１】一方、可動クランプに上記と逆向きの押付
力Ｐ”がかゝる場合、バランス後のシリンダーｄ内の圧
力がｐd ’になったとすると、 ａ・ｐd ’＋Ｐ”＝（ａ−ｂ）ｐc ────(2) となり、押付力Ｐ”＝（ａ−ｂ）ｐc −ａ・ｐd ’とな
る。一方、プラスチック管の管肉断面積をｓとし、管を
融着する際の単位面積当りの必要押力をｔとすると、融
着時の必要押力はｓ・ｔとなり、これをピストン３に作
用する圧力に換算すると、ｓｔ／ａとなる。
【００１２】したがって、ヒーターに押付けて熱溶融す
るのに必要な圧着力Ｐ或いはプラスチック管同志を押付
けて融着するのに必要な圧着力Ｐは、管に引張力Ｐ’が
加わる場合には、 Ｐ＝Ｐ’＋ｓｔ＝−（ａ−ｂ）ｐc ＋ａ・ｐd ＋ｓｔ となり、これをピストンに作用させるべきガスの圧力、
すなわちシリンダー３の左側シリンダーｄ内のガスの圧
力に換算すると、 −（１−ｂ／ａ）ｐc ＋ｐd ＋ｓｔ／ａ ────(3) となり、押付力Ｐ”が加わる場合には、 Ｐ＝Ｐ”＋ｓｔ＝（ａ−ｂ）ｐc −ａ・ｐd ’＋ｓｔ となり、シリンダーｄ内のガスの圧力に換算すると、 （１−ｂ／ａ）ｐc −ｐd ’＋ｓｔ／ａ ────(4) となる。
【００１３】
【実施例】図２及び図３は、プラスチック管の突合わせ
融着接合に用いるパット融着機の概要を示すもので、台
１１の一端には、固定クランプ１２が固着されていると
共に、台１１に並設される一対の水平な案内棒１３に可
動クランプ１４が固定クランプ１２に向かって進退可能
に取付けられている。これら各クランプ１２及び１４
は、既知の構造のもので、詳細には図示していないが、
いづれも開閉可能で、プラスチック管１５ａ、１５ｂを
着脱可能に把持できるようになっている。
【００１４】台１１の側方に突出して固着され、可動ク
ランプ１４を案内棒１３に沿って進退させるエアシリン
ダー１６は、その左室１６ａ及び右室１６ｂがそれぞ
れ、制御装置１７によって制御される電磁式の切換弁１
８及び１９を介してモータ２１によって駆動される圧縮
機２２及び２３に連結され、圧縮機２２より高圧の圧縮
空気がエアシリンダー１６の左室１６ａに、圧縮機２３
より低圧の圧縮空気がエアシリンダー１６の右室１６ｂ
にそれぞれ供給できるようにしてあり、管２５内の圧力
が圧力センサー２４によって検出され、制御装置１７に
入力されるようにしてある。
【００１５】制御装置１７は、ＣＰＵ２６、プログラム
及び各種データを格納するメモリ２７、及びＩ／Ｏイン
ターフェイス２８よりなる基本構成に時計機構２９を有
し、図示しないスタートボタンによって起動されるよう
にしてあり、ＣＰＵ２６は時計機構２９がプログラムに
設定された時間を経過したかどうかを判断し、また圧力
センサー２４によって検出された圧力に基づいて切換弁
１８及び１９にＩ／Ｏインターフェイス２８を介して制
御信号を出力する。
【００１６】図中、３２はスイッチで、そのＯＮ−ＯＦ
Ｆ操作により、モータ２１の制御回路３３への給電或い
はその停止が行われるようになっている。また、３４は
プラスチック管１５ａ、１５ｂの管端面を熱溶融するた
めのヒーターで、一対の案内棒１３のうちの一方に回動
かつ摺動可能に軸支されている。次に本装置を用いて行
うバット融着方法の一例を図４及び図５に基づいて詳述
する。
【００１７】切換弁１８及び１９が図２に示す状態にあ
るときに、プラスチック管１５ａ、１５ｂをそれぞれ固
定クランプ１２と、左端の後退位置にある可動クランプ
１４に取付け、その後スタートボタンを押して制御装置
１７を起動させる（ステップ４１、４２）。制御装置１
７の起動により切換弁１８が切換わり、エアシリンダー
１６の左室１６ａにポンプ２２より高圧の圧縮空気が送
られる（ステップ４３）。プログラムに設定された時間
が経過すると、切換弁１８が切換わって左室１６ａへの
圧縮空気の供給が停止される（ステップ４４、４５）。
供給停止後、設定時間が経過すると（ステップ４６）、
図５のサブルーチンに示すステップ５０に進み、切換弁
１８及び１９が切換わって高圧の圧縮空気がエアシリン
ダーの左室１６ａに供給されると共に、右室１６ｂから
低圧の圧縮空気の排出が行われるようになるが、この
間、左室への圧縮空気の供給により、ピストン３６は図
２の右方向に移動し、クランプされたプラスチック管１
５ａよりピストン３６に作用する引張力或いは押付力
と、左室１６ａ内の圧力及び右室１６ｂ内の圧力がバラ
ンスした時点で停止する。したがってステップ４６の設
定時間が経過した時点で、ピストン３６は左右の力のバ
ランスにより停止しており、上述の設定時間が経過した
時点で、圧力センサー２４によって検出された左室内の
圧力が制御装置１７に入力され、制御装置１７のＣＰＵ
２６が上述の（３）或いは（４）式に基づいて左室内の
ガスの圧力を算出する（ステップ４７、４８）。この間
にはまた、図２の一点鎖線で示すように、ヒーター３４
を起こしてプラスチック管１５ａと１５ｂの端面から離
れた位置においておく（ステップ４９）。
【００１８】ステップ５０に達すると、ピストン３６が
右方に進行し、これに伴い可動クランプ１４に把持され
たプラスチック管１５ａの管端面がヒーター３４を押し
（ステップ５１）、両プラスチック管１５ａ、１５ｂの
管端面でヒーター３４を圧着する。管端面がヒーター３
４に接触し、ヒーターへの押付力が強まるにつれ、左室
内の圧力が増大するようになり、圧力センサー２４によ
って検出された圧力が上記（３）或いは（４）式に基づ
いて算出された圧力に達すると、制御装置１７からの制
御信号により切換弁１８及び１９が切換わり、左室１６
ａへの圧縮空気の供給が停止されると共に、右室１６ｂ
からの圧縮空気の排出が停止され、両プラスチック管１
５ａ、１５ｂが上記圧力に相当する押付力でヒーター３
４に圧着する（ステップ５２、５３）。
【００１９】圧着後、設定時間経過すると、制御装置１
７からの制御信号により切換弁１８が切換わって左室内
の圧縮空気が排出されるが、その排出は圧力センサー２
４によって検出された圧力が前述の（１）或いは（２）
式で算出した引張力Ｐ’或いは押付力Ｐ”に相当する圧
力になるまで行われ、引張力Ｐ’或いは押付力Ｐ”に相
当する圧力になると、切換弁１８が切換わって排出が停
止される。これによりプラスチック管１５ａは引張力
Ｐ’或いは押付力Ｐ”に抗して、それに対応する力で保
持されるようになり、ヒーター３４に押付力０で単に接
触するのみとなる（ステップ５４〜５７）。
【００２０】ステップ５７に達したのち、設定時間が経
過し、管端面が十分に溶融されるようになると（ステッ
プ５８、５９）、メインルーチンのステップに進む。即
ち、制御装置１７からの制御信号により、切換弁１８及
び１９が切換わって左室内の圧縮空気が排出されると共
に、右室内の圧縮空気が供給され、これによりプラスチ
ック管１５ａを把持した可動クランプ１４が図２の左方
に後退する。後退後ヒーター３４を倒す（ステップ６
１）。
【００２１】次にサブルーチンのステップ５０〜５９が
繰返され、両プラスチック管１５ａ及び１５ｂの管端面
が設定時間、所定の押付力で圧着されたのち、押付力０
で設定時間接触する。これによりプラスチック管同志の
パット融着が行われる。融着後、各クランプ１２及び１
４からプラスチック管１５ａ、１５ｂが取外され、その
後切換弁１８及び１９の切換えにより、可動クランプ１
４が図２の左方に後退する（ステップ６２、６３）。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、構造の簡単な方法及び
装置でもって、管に作用する所期の引張力や押付力を無
効にし、管に所定の圧着力を与えてプラスチック管同志
の突合わせ融着を行うことができる。またアクチュエイ
ターとして、エアシリンダーを用いれば、構造をより簡
単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 作用の説明図。
【図２】 本発明に係るパット融着機の概要を示す全体
構成図。
【図３】 同装置の一部の平面図。
【図４】 融着方法の一例を示すフローチャート。
【図５】 図４に示すフローチャートのサブルーチンを
示す図。
【符号の説明】
１・・・シリンダー ３、３６・・・ピストン １２・・・固定クランプ １４・・・可動クランプ １５ａ、１５ｂ・・・プラスチック管 １６・・・エアシリンダー １７・・・制御装置 １８、１９・・・切換弁 ２２、２３・・・ポンプ ２４・・・圧力センサー ３４・・・ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相原 清志 埼玉県上尾市瓦葺2716尾山台団地５−８ −507号 (72)発明者 飯塚 博道 神奈川県横須賀市平作２−11−７ (56)参考文献 特開 昭61−94741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−258729（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−107216（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 65/00 - 65/82

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 突合わせて融着すべき一方のプラスチッ
    ク管を固定クランプに、他方のプラスチック管を固定ク
    ランプに向かって進退可能に支持される可動クランプに
    それぞれ把持させたのち、可動クランプのアクチュエイ
    ターを作動して管に作用する所期の引張力或いは押付力
    とバランスさせ、ついでアクチュエイターの作動流体に
    所期の圧着力に相当する圧力を加えるようにしたことを
    特徴とするプラスチック管の突合わせ融着方法。
  2. 【請求項２】 突合わせて融着すべき一方のプラスチッ
    ク管を着脱可能に把持する固定クランプと、固定クラン
    プに向かって進退可能に支持され、他方のプラスチック
    管を着脱可能に把持する可動クランプと、可動クランプ
    を進退させるアクチュエイターと、アクチュエイターの
    作動流体の圧力を検出する圧力センサーと、圧力センサ
    ーによって検出された圧力に応じてアクチュエイターを
    制御する制御装置とからなるプラスチック管の突合わせ
    融着装置。
  3. 【請求項３】 アクチュエイターはエアシリンダーであ
    る請求項２記載のプラスチック管の突合わせ融着装置。
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