JP3232234B2 - 熱可塑性プラスチック管の接合装置 - Google Patents
熱可塑性プラスチック管の接合装置Info
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は熱可塑性プラスチ
ック管の接合方法及び接合装置、特に接合時間の短縮と
信頼性の向上に関するものである。
ック管の接合方法及び接合装置、特に接合時間の短縮と
信頼性の向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、熱可塑性プラスチックであるポリ
エチレン管がガス管や水道管等に多く用いられるように
なってきている。これはポリエチレン管が耐食性の点で
優れているとともに、伸び特性が大きく、耐震性配管と
しても優れているためである。このような状況から熱可
塑性プラスチック管の接合をより効率良く行う方法や装
置に対する要望が非常に高まっている。
エチレン管がガス管や水道管等に多く用いられるように
なってきている。これはポリエチレン管が耐食性の点で
優れているとともに、伸び特性が大きく、耐震性配管と
しても優れているためである。このような状況から熱可
塑性プラスチック管の接合をより効率良く行う方法や装
置に対する要望が非常に高まっている。
【0003】従来のポリエチレン管の接合方法として
は、平板状の加熱板(ホットプレ−ト)を用いるバット
融着接合法や、ソケットを用いるソケット融着接合法等
が使用されている。バット融着接合法は管径より大きな
断面積を持つ高温に加熱された加熱板により接合する管
の端部をそれぞれ加熱し、その後、加熱板を取り除いて
接合する管の端面を突き合わせて加圧して融着させる方
法である。ソケット融着接合法はソケットの形状に見合
った形状を持つ加熱板を使用して上記バット融着接合法
と同様に融着させる方法と、ソケット内部にニクロム線
等の電気発熱体ワイヤを埋め込んだ継手を使用し、電気
発熱体ワイヤに電流を流して管外面とソケット内面を加
熱して融着する方法が代表的な方法として使用されてい
る。
は、平板状の加熱板(ホットプレ−ト)を用いるバット
融着接合法や、ソケットを用いるソケット融着接合法等
が使用されている。バット融着接合法は管径より大きな
断面積を持つ高温に加熱された加熱板により接合する管
の端部をそれぞれ加熱し、その後、加熱板を取り除いて
接合する管の端面を突き合わせて加圧して融着させる方
法である。ソケット融着接合法はソケットの形状に見合
った形状を持つ加熱板を使用して上記バット融着接合法
と同様に融着させる方法と、ソケット内部にニクロム線
等の電気発熱体ワイヤを埋め込んだ継手を使用し、電気
発熱体ワイヤに電流を流して管外面とソケット内面を加
熱して融着する方法が代表的な方法として使用されてい
る。
【0004】また上記のような加熱板や電気発熱体を使
用せずにプラスチック管の接合面を押し付けながら互い
に逆方向に回転させて生じた回転摩擦熱によりプラスチ
ック管を突合せ接合する方法が例えば特公平2−13619
号公報や特公昭63−39415号公公報等に開示されてい
る。
用せずにプラスチック管の接合面を押し付けながら互い
に逆方向に回転させて生じた回転摩擦熱によりプラスチ
ック管を突合せ接合する方法が例えば特公平2−13619
号公報や特公昭63−39415号公公報等に開示されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように加熱板を
使用したバット融着接合法やソケット融着接合法は、加
熱板を繰り返して使用するために、加熱板に付着した汚
れが管端面に付着し、接合面は不純物を含んだ状態にな
って接合欠陥が生じ易かった。また加熱板を電熱で加熱
する場合に、通電を始めてから管が接合されるまでに約
700秒程度と時間がかかり、作業効率が悪いという短所
があった。
使用したバット融着接合法やソケット融着接合法は、加
熱板を繰り返して使用するために、加熱板に付着した汚
れが管端面に付着し、接合面は不純物を含んだ状態にな
って接合欠陥が生じ易かった。また加熱板を電熱で加熱
する場合に、通電を始めてから管が接合されるまでに約
700秒程度と時間がかかり、作業効率が悪いという短所
があった。
【0006】ソケット内部にニクロム線等の電気発熱体
ワイヤを埋め込んだ継手を使用する場合には、管を接合
するたびに発熱体ワイヤを入れたソケットを用意する必
要があり、多数のソケットを準備しなければならず、経
済的でないとともに、通電を開始してから管が接合され
るまでに約1700秒程度の時間を要し、多数の管を接合す
る場合には適用することが困難であった。
ワイヤを埋め込んだ継手を使用する場合には、管を接合
するたびに発熱体ワイヤを入れたソケットを用意する必
要があり、多数のソケットを準備しなければならず、経
済的でないとともに、通電を開始してから管が接合され
るまでに約1700秒程度の時間を要し、多数の管を接合す
る場合には適用することが困難であった。
【0007】また回転摩擦により生じた熱を利用して管
を突合せ接合する場合には、接合する管全体を機械的に
回転しているため、回転数は最高でも約100回/秒程度
になる。このため管を接合するのに必要な摩擦熱を得る
ためには時間を要し、管端部の加熱帯域が広くなって熱
影響部の長さも大きくなるので、接合部の性能は必ずし
も良好であるとはいえなかった。
を突合せ接合する場合には、接合する管全体を機械的に
回転しているため、回転数は最高でも約100回/秒程度
になる。このため管を接合するのに必要な摩擦熱を得る
ためには時間を要し、管端部の加熱帯域が広くなって熱
影響部の長さも大きくなるので、接合部の性能は必ずし
も良好であるとはいえなかった。
【0008】この発明はかかる短所を解消するためにな
されたものであり、短時間で確実に接合できるととも
に、性能の良好な接合部を形成することができる熱可塑
性プラスチック管の接合装置を得ることを目的とするも
のである。
されたものであり、短時間で確実に接合できるととも
に、性能の良好な接合部を形成することができる熱可塑
性プラスチック管の接合装置を得ることを目的とするも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る熱可塑性
プラスチック管の接合装置は、クランプ手段と加圧手段
及び振動発生手段とを有し、クランプ手段は、固定部と
固定梁と複数の摺動用支柱と加圧梁及びクランプ用油圧
シリンダとを有し、固定部と固定梁と加圧梁はそれぞれ
接合する熱可塑性プラスチック管を通すガイド溝を有
し、固定部には複数の摺動用支柱の一方の端部が固定さ
れ、固定梁は複数の摺動用支柱の他方の端部に固定さ
れ、複数の摺動用支柱の固定梁を取り付けた位置の固定
部側には、接合する一方の熱可塑性プラスチック管の端
部を把持して固定するクランプ用油圧シリンダがそれぞ
れ設けられ、加圧梁は固定部と固定梁の間の複数の摺動
用支柱に摺動自在に取り付けられ、各摺動用支柱を貫通
した固定梁側にはそれぞれ接合する他方の熱可塑性プラ
スチック管を把持して固定するクランプ用油圧シリンダ
が設けられ、加圧手段は、摺動用支柱を固定した固定部
と加圧梁の間に設けられ、加圧梁を固定梁側に移動して
加圧梁に保持された熱可塑性プラスチック管の端面を他
方の熱可塑性プラスチック管に圧接して、接合面に接合
圧力を与え、振動発生手段は振動用油圧シリンダと管端
部把持用クランプ手段と電気―油圧サーボ機構とを有
し、振動用油圧シリンダは先端に管端部把持用クランプ
手段を装着し、接合する熱可塑性プラスチック管を通す
ガイド溝を有し、固定梁と加圧梁の間の複数の摺動用支
柱に摺動自在に取り付けられた可動梁に取り付けられ、
管端部把持用クランプ手段は加圧梁に設けられたクラン
プ用油圧シリンダで保持された熱可塑性プラスチック管
の端部を把持し、電気―油圧サーボ機構は、振動用油圧
シリンダに一定の振幅と周波数で直線振動を与えること
を特徴とする。
プラスチック管の接合装置は、クランプ手段と加圧手段
及び振動発生手段とを有し、クランプ手段は、固定部と
固定梁と複数の摺動用支柱と加圧梁及びクランプ用油圧
シリンダとを有し、固定部と固定梁と加圧梁はそれぞれ
接合する熱可塑性プラスチック管を通すガイド溝を有
し、固定部には複数の摺動用支柱の一方の端部が固定さ
れ、固定梁は複数の摺動用支柱の他方の端部に固定さ
れ、複数の摺動用支柱の固定梁を取り付けた位置の固定
部側には、接合する一方の熱可塑性プラスチック管の端
部を把持して固定するクランプ用油圧シリンダがそれぞ
れ設けられ、加圧梁は固定部と固定梁の間の複数の摺動
用支柱に摺動自在に取り付けられ、各摺動用支柱を貫通
した固定梁側にはそれぞれ接合する他方の熱可塑性プラ
スチック管を把持して固定するクランプ用油圧シリンダ
が設けられ、加圧手段は、摺動用支柱を固定した固定部
と加圧梁の間に設けられ、加圧梁を固定梁側に移動して
加圧梁に保持された熱可塑性プラスチック管の端面を他
方の熱可塑性プラスチック管に圧接して、接合面に接合
圧力を与え、振動発生手段は振動用油圧シリンダと管端
部把持用クランプ手段と電気―油圧サーボ機構とを有
し、振動用油圧シリンダは先端に管端部把持用クランプ
手段を装着し、接合する熱可塑性プラスチック管を通す
ガイド溝を有し、固定梁と加圧梁の間の複数の摺動用支
柱に摺動自在に取り付けられた可動梁に取り付けられ、
管端部把持用クランプ手段は加圧梁に設けられたクラン
プ用油圧シリンダで保持された熱可塑性プラスチック管
の端部を把持し、電気―油圧サーボ機構は、振動用油圧
シリンダに一定の振幅と周波数で直線振動を与えること
を特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明においては、1対の熱可
塑性プラスチック管を接合する接合装置をクランプ手段
と加圧手段及び振動発生手段で構成する。クランプ手段
は複数本の摺動用支柱に固定された固定梁に隣接して設
けられたクランプ用油圧シリンダと、複数本の摺動用支
柱に沿って摺動する加圧梁に設けられたクランプ用油圧
シリンダを有し、接合する1対の熱可塑性プラスチック
管をそれぞれ同一軸心で保持する。加圧手段は加圧梁と
摺動用支柱を固定した固定部との間に設けられ、加圧梁
を移動して加圧梁に保持された熱可塑性プラスチック管
の端面を他方の熱可塑性プラスチック管に圧接して、接
合面に接合圧力を与える。振動発生手段は電気−油圧サ
−ボ機構により熱可塑性プラスチック管の一方又は双方
の管端部を所定の振幅と周波数で直線的に振動させる。
そして加圧手段で加えられる接合圧力Pと振動発生手段
で加えられる振動により1対の熱可塑性プラスチック管
の接合面に摩擦熱を発生させ、発生した摩擦熱で接合面
を溶かしながら接合圧力Pで圧接して、接合面を溶着さ
せる。
塑性プラスチック管を接合する接合装置をクランプ手段
と加圧手段及び振動発生手段で構成する。クランプ手段
は複数本の摺動用支柱に固定された固定梁に隣接して設
けられたクランプ用油圧シリンダと、複数本の摺動用支
柱に沿って摺動する加圧梁に設けられたクランプ用油圧
シリンダを有し、接合する1対の熱可塑性プラスチック
管をそれぞれ同一軸心で保持する。加圧手段は加圧梁と
摺動用支柱を固定した固定部との間に設けられ、加圧梁
を移動して加圧梁に保持された熱可塑性プラスチック管
の端面を他方の熱可塑性プラスチック管に圧接して、接
合面に接合圧力を与える。振動発生手段は電気−油圧サ
−ボ機構により熱可塑性プラスチック管の一方又は双方
の管端部を所定の振幅と周波数で直線的に振動させる。
そして加圧手段で加えられる接合圧力Pと振動発生手段
で加えられる振動により1対の熱可塑性プラスチック管
の接合面に摩擦熱を発生させ、発生した摩擦熱で接合面
を溶かしながら接合圧力Pで圧接して、接合面を溶着さ
せる。
【0011】このように1対の熱可塑性プラスチック管
を接合するときに、接合端面を加圧接触させる接合圧力
Pを0.5N/mm2から3.0N/mm2の範囲として接合面を
確実に圧接する。また、接合圧力Pを0.5N/mm2から
3.0N/mm2の範囲にするとともに、熱可塑性プラスチ
ック管の端部に与える振動を振幅A=0.5mm,周波数f
=150Hzから振幅A=1.5mm,周波数f=300Hzの範
囲とし、接合圧力Pが3.0N/mm2のときの振幅A=0.5
mm,周波数f=150Hzを基準として接合圧力Pと振幅
A及び周波数fの積P・A・fが一定値を示す曲線を超
えた範囲にすることにより、接合面の摩擦により単位時
間に発生する熱量を多くして、接合面を確実に溶融さ
せ、良好な継手を短時間で形成する。
を接合するときに、接合端面を加圧接触させる接合圧力
Pを0.5N/mm2から3.0N/mm2の範囲として接合面を
確実に圧接する。また、接合圧力Pを0.5N/mm2から
3.0N/mm2の範囲にするとともに、熱可塑性プラスチ
ック管の端部に与える振動を振幅A=0.5mm,周波数f
=150Hzから振幅A=1.5mm,周波数f=300Hzの範
囲とし、接合圧力Pが3.0N/mm2のときの振幅A=0.5
mm,周波数f=150Hzを基準として接合圧力Pと振幅
A及び周波数fの積P・A・fが一定値を示す曲線を超
えた範囲にすることにより、接合面の摩擦により単位時
間に発生する熱量を多くして、接合面を確実に溶融さ
せ、良好な継手を短時間で形成する。
【0012】さらに、管端部の振動時間を10秒から60秒
の範囲に設定して、発生する全熱量が不足したり過剰に
なることを防ぐ。
の範囲に設定して、発生する全熱量が不足したり過剰に
なることを防ぐ。
【0013】また、熱可塑性プラスチックからなる枝管
を本管に接合するときに、枝管の接合端面を本管の接合
部に加圧接触させ、枝管の管端部に直線状の軌道を描く
振動を加えて、枝管と本管の接合端面を摩擦して摩擦熱
を発生させて、枝管を本管に融着させて、T継手やY継
手を形成する。
を本管に接合するときに、枝管の接合端面を本管の接合
部に加圧接触させ、枝管の管端部に直線状の軌道を描く
振動を加えて、枝管と本管の接合端面を摩擦して摩擦熱
を発生させて、枝管を本管に融着させて、T継手やY継
手を形成する。
【0014】
【実施例】図1はこの発明の一実施例の上面図である。
図に示すように、1対の熱可塑性プラスチック管1a,
1bを接合する接合装置2は固定部3と3本の摺動用支
柱4a,4b,4cと固定梁5と加圧梁6及び可動梁7
とを有する。固定部3には、図1のA−A断面図である
図2に示すように、両端の水平位置に摺動用支柱4a,
4bが固定され、中央上端部に摺動用支柱4cが固定さ
れている。この固定部3の摺動用支柱4a,4bを固定
した位置の中間部には熱可塑性プラスチック管1bを通
すガイド溝31が設けられている。固定梁5は摺動用支
柱4a,4b,4cの端部に固定され、固定部3のガイ
ド溝31と対応する位置に熱可塑性プラスチック管1a
を通すガイド溝51が設けられている。
図に示すように、1対の熱可塑性プラスチック管1a,
1bを接合する接合装置2は固定部3と3本の摺動用支
柱4a,4b,4cと固定梁5と加圧梁6及び可動梁7
とを有する。固定部3には、図1のA−A断面図である
図2に示すように、両端の水平位置に摺動用支柱4a,
4bが固定され、中央上端部に摺動用支柱4cが固定さ
れている。この固定部3の摺動用支柱4a,4bを固定
した位置の中間部には熱可塑性プラスチック管1bを通
すガイド溝31が設けられている。固定梁5は摺動用支
柱4a,4b,4cの端部に固定され、固定部3のガイ
ド溝31と対応する位置に熱可塑性プラスチック管1a
を通すガイド溝51が設けられている。
【0015】摺動用支柱4a,4bの固定梁5を取り付
けた位置の固定部3側には、図3の断面図に示すよう
に、熱可塑性プラスチック管1aの端部を把持して固定
するクランプ用油圧シリンダ7がそれぞれ設けられてい
る。加圧梁6と可動梁7は固定部3と固定梁5の間の3
本の摺動用支柱4a,4b,4cに摺動自在に取り付け
られ、図1のB−B断面図である図4に示すように、固
定部3のガイド溝31と対応する位置に熱可塑性プラス
チック管1bを通すガイド溝61,71が設けられてい
る。加圧梁6は摺動用支柱4a,4bを貫通して固定部
3に取り付けられたアプセット用油圧シリンダ9に連結
され、摺動用支柱4a,4bを貫通した固定梁5側には
それぞれ熱可塑性プラスチック管1bを把持して固定す
るクランプ用油圧シリンダ10が設けられている。そし
て加圧梁6は熱可塑性プラスチック管1bをクランプ用
油圧シリンダ10で固定した状態でアプセット用油圧シ
リンダ9により固定梁5の方向に移動して、熱可塑性プ
ラスチック管1a,1bの端部を接触させて加圧する。
可動梁7には熱可塑性プラスチック管1bの端部を把持
して直線振動を与える振動発生手段11が取り付けられ
ている。
けた位置の固定部3側には、図3の断面図に示すよう
に、熱可塑性プラスチック管1aの端部を把持して固定
するクランプ用油圧シリンダ7がそれぞれ設けられてい
る。加圧梁6と可動梁7は固定部3と固定梁5の間の3
本の摺動用支柱4a,4b,4cに摺動自在に取り付け
られ、図1のB−B断面図である図4に示すように、固
定部3のガイド溝31と対応する位置に熱可塑性プラス
チック管1bを通すガイド溝61,71が設けられてい
る。加圧梁6は摺動用支柱4a,4bを貫通して固定部
3に取り付けられたアプセット用油圧シリンダ9に連結
され、摺動用支柱4a,4bを貫通した固定梁5側には
それぞれ熱可塑性プラスチック管1bを把持して固定す
るクランプ用油圧シリンダ10が設けられている。そし
て加圧梁6は熱可塑性プラスチック管1bをクランプ用
油圧シリンダ10で固定した状態でアプセット用油圧シ
リンダ9により固定梁5の方向に移動して、熱可塑性プ
ラスチック管1a,1bの端部を接触させて加圧する。
可動梁7には熱可塑性プラスチック管1bの端部を把持
して直線振動を与える振動発生手段11が取り付けられ
ている。
【0016】振動発生手段11は、図5のブロック図に
示すように、熱可塑性プラスチック管1bの端部を把持
する管端部把持用クランプ手段12を装着した振動用油
圧シリンダ13と電気−油圧サ−ボ弁14及び油圧シリ
ンダ13の移動量を検出する例えば差動トランス等の変
位検出器15とを有する。この振動発生手段11は振動
制御部16と油圧ユニット17に接続されている。振動
発生手段11の動作を制御する振動制御部16には振動
周波数fと振幅A及び振動時間Tを入力する入力部18
と、入力部18から入力された振動周波数fと振幅A及
び振動時間Tで制御信号を発生する信号発生部19と、
サ−ボ増幅器20及び変位検出器15からの変位信号を
増幅するフィ−ドバック用の増幅器21とを有する。油
圧ユニット17にはアプセット用油圧シリンダ制御部2
2を介してアプセット用油圧シリンダ9が接続され、ク
ランプ用油圧シリンダ制御部23を介してクランプ用油
圧シリンダ8,10が接続されている。
示すように、熱可塑性プラスチック管1bの端部を把持
する管端部把持用クランプ手段12を装着した振動用油
圧シリンダ13と電気−油圧サ−ボ弁14及び油圧シリ
ンダ13の移動量を検出する例えば差動トランス等の変
位検出器15とを有する。この振動発生手段11は振動
制御部16と油圧ユニット17に接続されている。振動
発生手段11の動作を制御する振動制御部16には振動
周波数fと振幅A及び振動時間Tを入力する入力部18
と、入力部18から入力された振動周波数fと振幅A及
び振動時間Tで制御信号を発生する信号発生部19と、
サ−ボ増幅器20及び変位検出器15からの変位信号を
増幅するフィ−ドバック用の増幅器21とを有する。油
圧ユニット17にはアプセット用油圧シリンダ制御部2
2を介してアプセット用油圧シリンダ9が接続され、ク
ランプ用油圧シリンダ制御部23を介してクランプ用油
圧シリンダ8,10が接続されている。
【0017】上記のように構成された接合装置1で熱可
塑性プラスチック管1a,1bを接合するときは、ま
ず、加圧梁6を固定部3側に後退させた状態で油圧ユニ
ット17を作動させ、熱可塑性プラスチック管1aの端
部を固定梁5に隣接して設けたクランプ用シリンダ8で
把持,固定し、熱可塑性プラスチック管1bの端部から
一定距離だけ離れた位置を加圧梁6に設けたクランプ用
シリンダ10で把持,固定する。次に、可動梁7を熱可
塑性プラスチック管1bの端部近傍に移動して、可動梁
7に設けた振動発生手段11の管端部把持用クランプ手
段12で熱可塑性プラスチック管1bの端部を把持す
る。
塑性プラスチック管1a,1bを接合するときは、ま
ず、加圧梁6を固定部3側に後退させた状態で油圧ユニ
ット17を作動させ、熱可塑性プラスチック管1aの端
部を固定梁5に隣接して設けたクランプ用シリンダ8で
把持,固定し、熱可塑性プラスチック管1bの端部から
一定距離だけ離れた位置を加圧梁6に設けたクランプ用
シリンダ10で把持,固定する。次に、可動梁7を熱可
塑性プラスチック管1bの端部近傍に移動して、可動梁
7に設けた振動発生手段11の管端部把持用クランプ手
段12で熱可塑性プラスチック管1bの端部を把持す
る。
【0018】この状態で振動制御部16の入力部18に
所定の振動周波数fと振幅A及び振動時間Tを入力して
設定し、アプセット用油圧シリンダ制御部22に所定の
接合圧力Pを設定してから振動発生手段11の動作を開
始する。振動発生手段11の動作を開始すると信号発生
部19は設定された振動周波数fと振幅Aに応じた信号
Viをサ−ボ増幅器20に送る。サ−ボ増幅器20は送
られた信号Viを電流Iに変換して電気−油圧サ−ボ弁
14に送る。電気−油圧サ−ボ弁14は送られた電流に
より主スプ−ルを移動させ、振動用油圧シリンダ13に
送る圧油の流れ方向を可変して振動用油圧シリンダ13
のピストンを移動する。この振動用油圧シリンダ13の
移動量を変位検出器15で検出し、増幅器21で増幅し
てフィ−ドバック信号Vfとしてサ−ボ増幅器20に送
り、信号Viとフィ−ドバック信号Vfが比較演算され、
閉ル−プ系を構成している。したがってサ−ボ増幅器2
0に所定の振動周波数fと振幅Aに応じた信号Viを送
ることにより、振動用油圧シリンダ13を所定の振動周
波数fと振幅Aに応じて振動させることができ、管端部
把持用クランプ手段12で把持した熱可塑性プラスチッ
ク管1bの端部を一定の方向に直線状に振動させる。こ
のように伸び特性が良く、弾性がある熱可塑性プラスチ
ック管1bを端部から一定距離だけ隔てた位置で固定し
て端部を直線状に振動させるから、従来のように管を回
転する場合と比べて高い周波数、例えば200Hz程度の
周波数でも簡単に熱可塑性プラスチック管1bの端部を
振動させることができる。
所定の振動周波数fと振幅A及び振動時間Tを入力して
設定し、アプセット用油圧シリンダ制御部22に所定の
接合圧力Pを設定してから振動発生手段11の動作を開
始する。振動発生手段11の動作を開始すると信号発生
部19は設定された振動周波数fと振幅Aに応じた信号
Viをサ−ボ増幅器20に送る。サ−ボ増幅器20は送
られた信号Viを電流Iに変換して電気−油圧サ−ボ弁
14に送る。電気−油圧サ−ボ弁14は送られた電流に
より主スプ−ルを移動させ、振動用油圧シリンダ13に
送る圧油の流れ方向を可変して振動用油圧シリンダ13
のピストンを移動する。この振動用油圧シリンダ13の
移動量を変位検出器15で検出し、増幅器21で増幅し
てフィ−ドバック信号Vfとしてサ−ボ増幅器20に送
り、信号Viとフィ−ドバック信号Vfが比較演算され、
閉ル−プ系を構成している。したがってサ−ボ増幅器2
0に所定の振動周波数fと振幅Aに応じた信号Viを送
ることにより、振動用油圧シリンダ13を所定の振動周
波数fと振幅Aに応じて振動させることができ、管端部
把持用クランプ手段12で把持した熱可塑性プラスチッ
ク管1bの端部を一定の方向に直線状に振動させる。こ
のように伸び特性が良く、弾性がある熱可塑性プラスチ
ック管1bを端部から一定距離だけ隔てた位置で固定し
て端部を直線状に振動させるから、従来のように管を回
転する場合と比べて高い周波数、例えば200Hz程度の
周波数でも簡単に熱可塑性プラスチック管1bの端部を
振動させることができる。
【0019】上記のようにして振動発生手段11により
熱可塑性プラスチック管1bの端部の振動を開始した
ら、アプセット用油圧シリンダ制御部22でアプセット
用油圧シリンダ9を作動させて熱可塑性プラスチック管
1bをクランプした加圧梁6を固定梁5の方向に移動し
て、熱可塑性プラスチック管1a,1bの端部を接触さ
せて所定の接合圧力Pで加圧する。この接合圧力Pと熱
可塑性プラスチック管1b端部の振動により熱可塑性プ
ラスチック管1a,1bの接合面に摩擦熱が発生し、熱
可塑性プラスチック管1a,1bの接合面を融着させ
る。そして振動制御部16の入力部18に設定した振動
時間Tが経過したら信号発生部19からサ−ボ増幅器2
0に送る信号Viをゼロにして振動用油圧シリンダ13
の動作を停止させる。
熱可塑性プラスチック管1bの端部の振動を開始した
ら、アプセット用油圧シリンダ制御部22でアプセット
用油圧シリンダ9を作動させて熱可塑性プラスチック管
1bをクランプした加圧梁6を固定梁5の方向に移動し
て、熱可塑性プラスチック管1a,1bの端部を接触さ
せて所定の接合圧力Pで加圧する。この接合圧力Pと熱
可塑性プラスチック管1b端部の振動により熱可塑性プ
ラスチック管1a,1bの接合面に摩擦熱が発生し、熱
可塑性プラスチック管1a,1bの接合面を融着させ
る。そして振動制御部16の入力部18に設定した振動
時間Tが経過したら信号発生部19からサ−ボ増幅器2
0に送る信号Viをゼロにして振動用油圧シリンダ13
の動作を停止させる。
【0020】この熱可塑性プラスチック管1a,1bを
接合するときに、接合面に発生する単位時間当たり摩擦
熱は接合圧力Pと熱可塑性プラスチック管1bの振動の
周波数fと振幅Aにより異なる。そして接合面を溶かす
ためには、接合面の摩擦による仕事量に相当する接合圧
力Pと振動の振幅Aと周波数fとの積P・A・fが一定
の限界値以上になる必要がある。そこで、外径165mm,
管厚13.5mmのポリエチレン管を使用して、接合圧力Pと
振動の振幅Aと周波数fを変えて接合し、接合した継手
性能を調べた結果を図6に示す。図6において、白印は
継手性能が良好な場合、黒印は継手性能が不良の場合を
示す。図6に示すように接合圧力Pと振幅Aと周波数f
との積P・A・fが一定の限界値以上である一定の領域
にあるときに、継手性能が良好な接合をすることができ
た。そして良好な継手性能が得られる限界を示すP・A
・fが一定の曲線を描くと曲線Aが得られた。
接合するときに、接合面に発生する単位時間当たり摩擦
熱は接合圧力Pと熱可塑性プラスチック管1bの振動の
周波数fと振幅Aにより異なる。そして接合面を溶かす
ためには、接合面の摩擦による仕事量に相当する接合圧
力Pと振動の振幅Aと周波数fとの積P・A・fが一定
の限界値以上になる必要がある。そこで、外径165mm,
管厚13.5mmのポリエチレン管を使用して、接合圧力Pと
振動の振幅Aと周波数fを変えて接合し、接合した継手
性能を調べた結果を図6に示す。図6において、白印は
継手性能が良好な場合、黒印は継手性能が不良の場合を
示す。図6に示すように接合圧力Pと振幅Aと周波数f
との積P・A・fが一定の限界値以上である一定の領域
にあるときに、継手性能が良好な接合をすることができ
た。そして良好な継手性能が得られる限界を示すP・A
・fが一定の曲線を描くと曲線Aが得られた。
【0021】そこで継手性能が良好な接合をするための
各種条件を調べると、接合圧力Pは0.5N/mm2から3.0
N/mm2が適していることが判明した。すなわち接合圧
力Pが0.5N/mm2未満のときには、振動の振幅Aと周
波数fを大きくすることにより接合面を溶かすために必
要な摩擦熱を得ることができるが、接合圧力Pが小さい
ために接合面の圧着が不足となり、接合表面は不完全な
粗いものとなり、良好な継手が得られなかった。また接
合圧力Pが3.0N/mm2を超えると、接合面の全周にわ
たり粗い接合となり、やはり良好な継手が得られなかっ
た。
各種条件を調べると、接合圧力Pは0.5N/mm2から3.0
N/mm2が適していることが判明した。すなわち接合圧
力Pが0.5N/mm2未満のときには、振動の振幅Aと周
波数fを大きくすることにより接合面を溶かすために必
要な摩擦熱を得ることができるが、接合圧力Pが小さい
ために接合面の圧着が不足となり、接合表面は不完全な
粗いものとなり、良好な継手が得られなかった。また接
合圧力Pが3.0N/mm2を超えると、接合面の全周にわ
たり粗い接合となり、やはり良好な継手が得られなかっ
た。
【0022】また、熱可塑性プラスチック管1a,1b
の接合面の相対変位量すなわち振動の振幅Aを0.5mm未
満とすると、摩擦面があまりにも小さくなり過ぎて、接
合に必要な摩擦熱を短時間を得ることが困難であり、軟
化域が大きくなり過ぎて良好な継手を得ることができな
かった。そこで振動の振幅Aを0.5mm以上にすると、良
好な継手性能が得られる限界を示す図6の曲線Aと接合
圧力P=3.0N/mm2を示す直線との交点から振動の周
波数fの最低限界は150Hzになる。また、振動の周波
数fが300Hz以上になると正常で滑らかな継手が得ら
れなかった。そこで振動の周波数fの最大値を300Hz
とした。このように振動の周波数fの最大値を300Hz
にすると、図6の曲線Aと接合圧力P=0.5N/mm2を
示す直線との交点及び周波数fの最大値を300Hzから
振動の振幅Aの最大値は1.5mmになる。このように振動
の振幅Aの最大値は1.5mmにすると接合面での芯ずれも
生ぜず、寸法精度の良好な継手を得ることができた。
の接合面の相対変位量すなわち振動の振幅Aを0.5mm未
満とすると、摩擦面があまりにも小さくなり過ぎて、接
合に必要な摩擦熱を短時間を得ることが困難であり、軟
化域が大きくなり過ぎて良好な継手を得ることができな
かった。そこで振動の振幅Aを0.5mm以上にすると、良
好な継手性能が得られる限界を示す図6の曲線Aと接合
圧力P=3.0N/mm2を示す直線との交点から振動の周
波数fの最低限界は150Hzになる。また、振動の周波
数fが300Hz以上になると正常で滑らかな継手が得ら
れなかった。そこで振動の周波数fの最大値を300Hz
とした。このように振動の周波数fの最大値を300Hz
にすると、図6の曲線Aと接合圧力P=0.5N/mm2を
示す直線との交点及び周波数fの最大値を300Hzから
振動の振幅Aの最大値は1.5mmになる。このように振動
の振幅Aの最大値は1.5mmにすると接合面での芯ずれも
生ぜず、寸法精度の良好な継手を得ることができた。
【0023】そこで、良好な継手を得るための条件とし
て熱可塑性プラスチック管1a,1bの接合面を加圧接
触させる接合圧力Pを0.5N/mm2から3.0N/mm2の範
囲とし、振動は振幅A=0.5mm,周波数f=150Hzから
振幅A=1.5mm,周波数f=300Hzの範囲で、接合圧力
Pが3.0N/mm2のときの振幅A=0.5mm,周波数f=15
0Hzを基準として接合圧力Pと振幅A及び周波数fの
積P・A・fが一定値を示す曲線を超えた範囲、即ち図
6において接合圧力P=0.5N/mm2とP=3.0N/mm2
で囲まれる領域のうち、曲線Aと破線Bで囲まれる領域
で示される条件を最適条件としたのである。
て熱可塑性プラスチック管1a,1bの接合面を加圧接
触させる接合圧力Pを0.5N/mm2から3.0N/mm2の範
囲とし、振動は振幅A=0.5mm,周波数f=150Hzから
振幅A=1.5mm,周波数f=300Hzの範囲で、接合圧力
Pが3.0N/mm2のときの振幅A=0.5mm,周波数f=15
0Hzを基準として接合圧力Pと振幅A及び周波数fの
積P・A・fが一定値を示す曲線を超えた範囲、即ち図
6において接合圧力P=0.5N/mm2とP=3.0N/mm2
で囲まれる領域のうち、曲線Aと破線Bで囲まれる領域
で示される条件を最適条件としたのである。
【0024】そして、このように接合条件を設定した結
果、振動時間が10秒から60秒の短時間で良好な継手を得
ることができた。なお、振動時間が10秒未満の場合には
発生する全熱量が少なくて良好な継手が得られず、振動
時間が60秒を超えると発生する全熱量が大きくなりすぎ
て、軟化溶融域が広くなり過ぎ、やはり良好な継手を得
ることはできなかった。
果、振動時間が10秒から60秒の短時間で良好な継手を得
ることができた。なお、振動時間が10秒未満の場合には
発生する全熱量が少なくて良好な継手が得られず、振動
時間が60秒を超えると発生する全熱量が大きくなりすぎ
て、軟化溶融域が広くなり過ぎ、やはり良好な継手を得
ることはできなかった。
【0025】また、冷却は強制冷却、自然冷却のいずれ
でも良いが、強制冷却の場合に急冷すると接合面が硬く
なり過ぎて伸び特性が十分でなくなるから、冷却時間を
3秒以上にすることが好ましい。
でも良いが、強制冷却の場合に急冷すると接合面が硬く
なり過ぎて伸び特性が十分でなくなるから、冷却時間を
3秒以上にすることが好ましい。
【0026】なお、上記実施例は熱可塑性プラスチック
管1bを水平方向に直線的に振動させる場合について説
明したが、直線的な振動を与えさせすれば任意の方向に
振動させてても良い。また、上記実施例は熱可塑性プラ
スチック管1bに振動を与える場合について説明した
が、熱可塑性プラスチック管1a,1bの双方に振動を
与えるようにしても良い。
管1bを水平方向に直線的に振動させる場合について説
明したが、直線的な振動を与えさせすれば任意の方向に
振動させてても良い。また、上記実施例は熱可塑性プラ
スチック管1bに振動を与える場合について説明した
が、熱可塑性プラスチック管1a,1bの双方に振動を
与えるようにしても良い。
【0027】また、上記実施例は熱可塑性プラスチック
管を突合せ接合する場合について説明したが、熱可塑性
プラスチック管からなる本管に熱可塑性プラスチック管
からなる枝管を接合する場合にも上記実施例と同様にし
て摩擦熱で融着することができる。
管を突合せ接合する場合について説明したが、熱可塑性
プラスチック管からなる本管に熱可塑性プラスチック管
からなる枝管を接合する場合にも上記実施例と同様にし
て摩擦熱で融着することができる。
【0028】図7,図8は熱可塑性プラスチック管から
なる本管1に熱可塑性プラスチック管からなる枝管31
を接合する接合装置の構成を示し、図7は上面図、図8
は側面図である。図に示すように、接合装置32は本管
1を案内するガイド溝を有する固定ベ−ス33と、固定
ベ−ス33に立てられた4本の摺動用支柱34a〜34
dと、摺動用支柱34a〜34dに摺動自在に取付けら
れ、中央部に貫通穴36を有する加圧板35と、2本の
支柱34a,34cと加圧板35とを連結したアプセッ
ト用油圧シリンダ36と、加圧板35の下面に取付けら
れた振動発生手段37と、振動発生手段38に取り付け
られて枝管31の端部を把持するクランプ手段39を有
する。
なる本管1に熱可塑性プラスチック管からなる枝管31
を接合する接合装置の構成を示し、図7は上面図、図8
は側面図である。図に示すように、接合装置32は本管
1を案内するガイド溝を有する固定ベ−ス33と、固定
ベ−ス33に立てられた4本の摺動用支柱34a〜34
dと、摺動用支柱34a〜34dに摺動自在に取付けら
れ、中央部に貫通穴36を有する加圧板35と、2本の
支柱34a,34cと加圧板35とを連結したアプセッ
ト用油圧シリンダ36と、加圧板35の下面に取付けら
れた振動発生手段37と、振動発生手段38に取り付け
られて枝管31の端部を把持するクランプ手段39を有
する。
【0029】上記のように構成された接合装置32の固
定ベ−ス33に本管1の接合部を挟んだ両側を固定治具
331で固定する。そしてクランプ手段39で枝管31
の端部を把持する。この状態で振動発生手段38を駆動
して枝管31の端部を所定のの振動周波数と振幅で振動
させながらアプセット用油圧シリンダ37を駆動して加
圧板35を下降させ、枝管31の端部を本管1の接合部
に接触させて所定の接合圧力で加圧する。この接合圧力
と枝管31の端部の振動により本管1の接合部と枝管3
1の端部に摩擦熱が発生し、発生した摩擦熱と接合圧力
により枝管31を本管1に溶着させる。このようにした
短時間に良好なT継手を形成することができる。
定ベ−ス33に本管1の接合部を挟んだ両側を固定治具
331で固定する。そしてクランプ手段39で枝管31
の端部を把持する。この状態で振動発生手段38を駆動
して枝管31の端部を所定のの振動周波数と振幅で振動
させながらアプセット用油圧シリンダ37を駆動して加
圧板35を下降させ、枝管31の端部を本管1の接合部
に接触させて所定の接合圧力で加圧する。この接合圧力
と枝管31の端部の振動により本管1の接合部と枝管3
1の端部に摩擦熱が発生し、発生した摩擦熱と接合圧力
により枝管31を本管1に溶着させる。このようにした
短時間に良好なT継手を形成することができる。
【0030】なお、上記実施例は枝管31を本管1に直
角に接合してT継手を形成する場合について説明した
が、枝管31を本管1に対して傾けて接合してY継手を
形成する場合にも同様にして接合することができる。
角に接合してT継手を形成する場合について説明した
が、枝管31を本管1に対して傾けて接合してY継手を
形成する場合にも同様にして接合することができる。
【0031】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、1対の
熱可塑性プラスチック管をそれぞれクランプ手段で同一
軸心に保持し、加圧手段で一方の熱可塑性プラスチック
管の端面を他方の熱可塑性プラスチック管に圧接なが
ら、熱可塑性プラスチック管の一方又は双方の管端部を
振動発生手段で所定の振幅と周波数で直線的に振動さ
せ、加圧手段で加えられる接合圧力Pと振動発生手段で
加えられる振動により1対の熱可塑性プラスチック管の
接合面に摩擦熱を発生させ、発生した摩擦熱で接合面を
溶かしながら接合圧力Pで圧接して、接合面を溶着させ
るから、熱可塑性プラスチック管を確実に突合せ接合す
ることができる。
熱可塑性プラスチック管をそれぞれクランプ手段で同一
軸心に保持し、加圧手段で一方の熱可塑性プラスチック
管の端面を他方の熱可塑性プラスチック管に圧接なが
ら、熱可塑性プラスチック管の一方又は双方の管端部を
振動発生手段で所定の振幅と周波数で直線的に振動さ
せ、加圧手段で加えられる接合圧力Pと振動発生手段で
加えられる振動により1対の熱可塑性プラスチック管の
接合面に摩擦熱を発生させ、発生した摩擦熱で接合面を
溶かしながら接合圧力Pで圧接して、接合面を溶着させ
るから、熱可塑性プラスチック管を確実に突合せ接合す
ることができる。
【0032】また、熱可塑性プラスチック管を接合する
ときに、熱可塑性プラスチック管の端部を直線状に振動
させるから、熱可塑性プラスチック管を簡単に振動させ
ることができるとともに、振動の振幅Aと周波数fを任
意に可変することができる。
ときに、熱可塑性プラスチック管の端部を直線状に振動
させるから、熱可塑性プラスチック管を簡単に振動させ
ることができるとともに、振動の振幅Aと周波数fを任
意に可変することができる。
【0033】また、熱可塑性プラスチックからなる本管
に熱可塑性プラスチックからなる枝管を接合する場合に
も、枝管に接合圧力と振動を加えて溶着させることによ
り、良好なT継手やY継手を短時間で形成することがで
きる。
に熱可塑性プラスチックからなる枝管を接合する場合に
も、枝管に接合圧力と振動を加えて溶着させることによ
り、良好なT継手やY継手を短時間で形成することがで
きる。
【図1】この発明の実施例を示す上面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】上記実施例の構成を示す断面図である。
【図4】図1のB−B断面図である。
【図5】上記実施例の振動発生手段を示すブロック図で
ある。
ある。
【図6】接合圧力Pと振幅A×周波数fの特性図であ
る。
る。
【図7】第2の実施例を示す上面図である。
【図8】第2の実施例を示す側面図である。
1 熱可塑性プラスチック管 2 接合装置 3 固定部 4 摺動用支柱 5 固定梁 6 加圧梁 7 可動梁 8 クランプ用油圧シリンダ 9 アプセット用油圧シリンダ 10 クランプ用油圧シリンダ 11 振動発生手段 12 管端部把持用クランプ手段 13 振動用油圧シリンダ 14 電気−油圧サ−ボ弁 15 変位検出器 16 振動制御部 17 油圧ユニット
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−20122(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 63/00 - 65/82 F16L 47/02
Claims (1)
- 【請求項1】 クランプ手段と加圧手段及び振動発生手
段とを有し、 クランプ手段は、固定部と固定梁と複数の摺動用支柱と
加圧梁及びクランプ用油圧シリンダとを有し、固定部と
固定梁と加圧梁はそれぞれ接合する熱可塑性プラスチッ
ク管を通すガイド溝を有し、固定部には複数の摺動用支
柱の一方の端部が固定され、固定梁は複数の摺動用支柱
の他方の端部に固定され、複数の摺動用支柱の固定梁を
取り付けた位置の固定部側には、接合する一方の熱可塑
性プラスチック管の端部を把持して固定するクランプ用
油圧シリンダがそれぞれ設けられ、加圧梁は固定部と固
定梁の間の複数の摺動用支柱に摺動自在に取り付けら
れ、各摺動用支柱を貫通した固定梁側にはそれぞれ接合
する他方の熱可塑性プラスチック管を把持して固定する
クランプ用油圧シリンダが設けられ、 加圧手段は、摺動用支柱を固定した固定部と加圧梁の間
に設けられ、加圧梁を固定梁側に移動して加圧梁に保持
された熱可塑性プラスチック管の端面を他方の熱可塑性
プラスチック管に圧接して、接合面に接合圧力を与え、 振動発生手段は振動用油圧シリンダと管端部把持用クラ
ンプ手段と電気―油圧サーボ機構とを有し、振動用油圧
シリンダは先端に管端部把持用クランプ手段を装着し、
接合する熱可塑性プラスチック管を通すガイド溝を有
し、固定梁と加圧梁の間の複数の摺動用支柱に摺動自在
に取り付けられた可動梁に取り付けられ、管端部把持用
クランプ手段は加圧梁に設けられたクランプ用油圧シリ
ンダで保持された熱可塑性プラスチック管の端部を把持
し、電気―油圧サーボ機構は、振動用油圧シリンダに一
定の振幅と周波数で直線振動を与えることを特徴とする
熱可塑性プラスチック管の接合装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06898996A JP3232234B2 (ja) | 1995-08-28 | 1996-03-01 | 熱可塑性プラスチック管の接合装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24052295 | 1995-08-28 | ||
JP7-240522 | 1995-08-28 | ||
JP06898996A JP3232234B2 (ja) | 1995-08-28 | 1996-03-01 | 熱可塑性プラスチック管の接合装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09123283A JPH09123283A (ja) | 1997-05-13 |
JP3232234B2 true JP3232234B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=26410173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06898996A Expired - Fee Related JP3232234B2 (ja) | 1995-08-28 | 1996-03-01 | 熱可塑性プラスチック管の接合装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3232234B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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---|---|---|---|---|
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AT413346B (de) * | 2003-03-21 | 2006-02-15 | Voestalpine Schienen Gmbh | Vorrichtung und verfahren zum verbinden der stirnseiten von teilen |
CN102441855A (zh) * | 2010-09-30 | 2012-05-09 | 河南省电力公司焦作供电公司 | 一种竖放的法兰安装孔同轴度夹具 |
JP5710450B2 (ja) * | 2011-11-11 | 2015-04-30 | 株式会社キッツエスシーティー | 樹脂製端面突合せ継手とその継手の溶着方法並びに配管器材 |
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-
1996
- 1996-03-01 JP JP06898996A patent/JP3232234B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09123283A (ja) | 1997-05-13 |
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