JP3752279B2 - 円筒用の溶接棒及びケーブルの被覆方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建築物等へ張設したケーブルを被覆する円筒の開口部分を溶接する際に用いる溶接棒及びケーブルの被覆方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、各種建築物へ張設したケーブルは金属製であるため、このケーブルをポリエチレン樹脂からなる円筒状のカバーで被覆して耐候性及び耐久性を向上させている。このカバーは耐候性確保のために炭素が添加され、その外観は黒色となっている。一方、近年は各種建築物にも外観や周囲の景観を確保する要求が高まっているため、カバーの外表面を着色済みの円筒で被覆することが多くなっている。
【0003】
図6はケーブル100のカバー101の外表面を円筒102で被覆する例を示す部分的な断面図である。熱可塑性樹脂製の円筒102には長手方向に沿って断面略V字形の開先103を設けてある。この開先103内へ配置する溶接棒104は、円筒102とは別個に製造したものであり、熱可塑性樹脂製の棒材105と、棒材105内に長手方向に沿って埋めた電熱線106とを有する。
【0004】
そして、電熱線106へ通電して発熱させることにより、領域Xを溶融させて円筒102と溶接棒104とを溶接すれば、ケーブル100に対する円筒102の被覆が完了する。このような溶接作業に用いる溶接棒としては、例えば特開昭57−46851号がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の溶接棒104では電熱線106が棒材105の略中央に埋めてあるため、適切な溶接強度を得られるような大きさの領域Xを形成した場合、領域Xが棒材105の外表面107に極めて接近していた。その結果、熱伝導により外表面107が軟化変形して外観品質が低下するという問題があった。
【0006】
【発明の目的】
請求項1に係る発明は、電熱線の発熱で棒材の外表面が軟化変形することを可及的に抑制できる溶接棒を提供することを目的としている。
【0007】
また、請求項2に係る発明は、請求項1と同様の目的に加え、外表面の軟化変形を一層確実に抑制できる溶接棒を提供することを目的としている。
更に、請求項3に係る発明は、張設済みのケーブルを円筒で被覆する際、電熱線の発熱で棒材の外表面が軟化変形することを可及的に抑制できるケーブルの被覆方法を提供することを目的としている。
【0008】
更にまた、請求項4に係る発明は、請求項3と同様の目的に加え、ケーブルを被覆する円筒の溶接強度を一層向上したケーブルの被覆方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る円筒用の溶接棒は、熱可塑性樹脂製の円筒の断面略V字形の開先内に配置する熱可塑性樹脂性製の棒材と、この棒材の内部に長手方向に沿って埋めた電熱線とを有し、
前記棒材は短手方向の断面形状が略扇形であり、前記電熱線は前記棒材の頂点と円弧面の中央点とを結ぶ線分上に位置し、かつ、前記頂点から前記電熱線の中心までの距離をAとし、前記電熱線の中心から前記円弧面の中央点までの距離をBとした時、
B/A=1.3〜3.0
の範囲、好ましくは
B/A=1.5〜2.0
の範囲となる位置に電熱線を埋めてあることを特徴とする。
【0010】
請求項2に係る円筒用の溶接棒は、請求項1に記載した円筒の肉厚をtとし、前記棒材の頂点から円弧面の中央点までの距離をMとしたとき、
M/t=0.5〜1.5
の範囲、好ましくは
M/t=0.8〜1.2
の範囲となるように肉厚tと距離Mとを設定してある。
【0011】
請求項3に係るケーブルの被覆方法は、長手方向に沿って断面略V字形の切れ目を有する熱可塑性樹脂製の円筒と、請求項1に記載した構成の溶接棒とを用意した後、
前記円筒を弾性変形させて前記切れ目を広げ、張設済みのケーブルを前記切れ目を通過させて前記円筒の内方に配置した後、前記切れ目を閉じてこの切れ目に臨む両側縁を当接させて断面略V字形の開先を形成し、この開先に前記溶接棒を配置してから前記電熱線へ通電して前記溶接棒及び前記円筒を溶融させ、前記両側縁付近を溶接することを特徴とする。
【0012】
請求項4に係るケーブルの被覆方法は、長手方向に沿って断面略V字形の切れ目を有する熱可塑性樹脂製の円筒と、請求項1に記載した構成の溶接棒とを用意した後、
前記円筒を弾性変形させて前記切れ目を広げ、張設済みのケーブルを前記切れ目を通過させて前記円筒の内方に配置した後、前記切れ目を閉じてこの切れ目に臨む両側縁を当接させて断面略V字形の開先を形成し、この開先に前記溶接棒を配置してから前記円筒の外方から熱風を溶接棒付近へ吹き付けて第1次溶接した後、前記電熱線へ通電して前記溶接棒及び前記円筒を溶融させ、前記両側縁付近を第2次溶接することを特徴とする。
【0013】
請求項1〜請求項4において、円筒または棒材の材料となる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアミド、ナイロン、ABS等を例示できる。そして、円筒と棒材とは同一の材料でも異なる材料でもよいが、溶接性の観点から同一の材料を用いることが好ましい。また、電熱線としては、ニクロム線、ニッケル線等を例示できる。
【0014】
【発明の作用】
請求項1に係る溶接棒は、溶融される領域と棒材の外表面との距離を可及的に大きく確保できるから、電熱線への通電時の熱が棒材の外表面に熱伝導しにくい。
【0015】
また、請求項2に係る溶接棒は、請求項1と同様の作用に加え、溶融される領域と棒材の外表面との距離を可及的に大きく確保でき、一層熱伝導しにくい。
更に、請求項3に係るケーブルの被覆方法においては、溶融される領域と棒材の外表面との距離を可及的に大きく確保できるから、電熱線への通電時の熱が棒材の外表面に熱伝導しにくい。
【0016】
更に、請求項4に係るケーブルの被覆方法においては、請求項3と同様の作用に加え、溶接棒を外部及び内部から二段階に分けて加熱するため、円筒の溶接強度が向上する。
【0017】
【実施例】
(第1実施例)
図1(A)は本発明の実施例に係る溶接棒Cと円筒Dとを示す概略斜視図である。溶接棒Cは押し出し成形により製造したもので、熱可塑性樹脂製の棒材1と、棒材1内に長手方向に沿って埋めた電熱線2とを有する。電熱線2は棒材1の長手方向の両端面からそれぞれ露出している。ここで、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアミド、ナイロン、ABS等を例示できる。中でも軽量で安価な高密度ポリエチレンが好ましい。また、電熱線2としては、ニクロム線、ニッケル線等を例示できる。
【0018】
本実施例では棒材1が、密度0.952g/cm3 、数平均分子量約90,000の高密度ポリエチレン90重量部と、30重量%のカーボンを含有するポリエチレンカラーマスターバッチ10重量部とをプレスミックスしたもので構成されている一方、電熱線2が、JIS−C−2520に規定される0.32φmmに成形されている。そして、棒材1が電熱線2の周囲に、長手方向に1m当たり12.7gになるように押し出し成形してある。
【0019】
棒材1は図1(B)に示すように短手方向の断面形状が略扇形であり、頂点Eを境とする二側面3,4と、二側面3,4の両端を接続した円弧面5とを有する。二側面3,4の成す角度αは本実施例では約90度に設定してあるが、角度αは任意に設定してよい。そして、電熱線2は頂点Eと円弧面3の中央点Fとを結ぶ線分G上に位置し、かつ、頂点Eから電熱線2の中心までの距離をAとし、電熱線2の中心から中央点Fまでの距離をBとした時、B/A=1.3〜3.0の範囲、好ましくはB/A=1.5〜2.0の範囲となる位置に電熱線2を埋めてある。
【0020】
一方、円筒Dの長手方向の長さは溶接棒Cと略同一に設定してある。円筒Dは、その肉厚をtとし、棒材1の頂点Eから円弧面5の中央点Fまでの距離をMとしたとき、M/t=0.5〜1.5の範囲、好ましくはM/t=0.8〜1.2の範囲となるように肉厚tと距離Mとを設定してある。また、円筒Dは、その長手方向の両端面を結ぶ切れ目6を有し、かつ、切れ目6に臨む傾斜面6A,6Bの成す角度βは、溶接棒Cの角度αに対応して約90度に設定してある。
【0021】
円筒Dを構成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアミド、ナイロン、ABS等を例示できる。中でも軽量で安価な高密度ポリエチレンが好ましい。また、棒材1と円筒Dとは同一の材料でも異なる材料でもよいが、同一の材料を用いれば同一の温度で溶融するため溶接性に優れる利点があり好ましい。
【0022】
なお、円筒Dは上記材料に炭素を含有させた黒色のものをそのまま用いてもよいし、黒色の円筒Dの外表面にプライマーを数十μm程度の厚みで塗布した後に焼付け処理してプライマー層(図示せず)を形成し、このプライマー層の表面に顔料を分散処理した着色塗料、例えばフッソ塗料を数十μm程度の厚みで塗布して焼付けて着色層(図示せず)を形成したものを用いてもよい。
【0023】
上記構成の円筒Dは、まず、熱可塑性樹脂を押出し成形して円筒体(図示せず)を製造し、次に、先端が円錐形状であるフライス(図示せず)を回転させながら円筒体の長手方向に沿って移動させて切れ目6を切削加工することにより製造したものである。
【0024】
次に、上記円筒Dを用いて図2に示す張設済みのケーブルHを被覆する動作を説明する。ケーブルHは建築物、例えば斜張橋(図示せず)の主塔と橋桁との間に張設されており、ケーブルHは多数の線材7の束により構成されている。ケーブルHの周囲には円筒状の被覆材8を装着してある。被覆材8はポリエチレン等の材質により構成され、炭素材添加による耐候性、耐久性が付与されている。なお、線材7同士の隙間には適宜の充填材が存在する場合もある。
【0025】
そして、円筒D及び溶接棒Cを斜張橋の近傍まで運搬して円筒Dを弾性変形させて切れ目6を広げるるとともに、被覆材8を切れ目6内へ通過させて円筒Dの内方に配置した後、弾性復元力により切れ目6を閉じてこの切れ目6に臨む両側縁を当接する。その後、図3のように金属等で構成したC字形の治具9を円筒Dの外周へ装着することで切れ目6に臨む両側縁を当接させ、断面略V字形の開先60を形成する。
【0026】
そして、開先60へ溶接棒Cを配置した後、熱風溶接機(図示せず)の熱風を溶接棒C付近へ吹き付け、溶接棒Cの外表面5側と円筒Dの外周面側とを第1次溶接する。次に、定電流の交流トランス(図示せず)から電熱線2へ通電(例えば1.4A程度で約3分間)すると、電熱線2の発熱により棒材1及び円筒Dに亘る領域Jが溶融され、円筒Dの円周方向の両端が第2次溶接される。
【0027】
なお、領域Jの大きさは、線分G上において、線分Gとの交点Kから円筒Dの内周面までの距離Lが円筒Dの肉厚tの50%〜90%の範囲となるように通電電流及び通電時間を制御することにより、円筒Dと溶接棒Cとの溶接強度を適切な値(135kg/cm2〜180kg/cm2)に維持できる。溶接の完了後は治具9を取り外せばよい。
【0028】
このように、本実施例においては、電熱線2が頂点E寄りに位置しているため、発熱時に外表面5へ熱伝導しにくい。従って、外表面5の変形を可及的に抑制でき、外表面5の外観品質を維持することができる。
【0029】
また、本実施例では、M/t=0.5〜1.5の範囲、好ましくはM/t=0.8〜1.2の範囲に設定してあるから、溶融される領域Jと外表面5との距離を可及的に大きく確保でき、一層熱伝導しにくく外観品質を維持し易い。なお、第1次溶接を省略することもできるが、本実施例のように第1次溶接及び第2次溶接の両方を行った方が円筒Dの溶接強度が一層向上するため有効である。
【0030】
なお、円筒Dの肉厚tはケーブルHの長さ、外径に対応して適宜設計すればよい。例えば、外径200mmのケーブルHに装着するには、円筒Dの内径は201mm、長さ5〜10m、肉厚3mm程度に設計することができる。
【0031】
「表1」は本実施例に係る溶接棒と比較例に係る溶接棒との電熱線の埋め込み位置(B/A)と、各溶接棒を用いて溶接した円筒の溶接部分の破断強度及び外表面の外観を比較した結果を示す。円筒及び溶接棒の材質は、本実施例及び比較例ともに高密度ポリエチレンを用いた。円筒の長手方向の寸法は約25mm、円筒の円周方向の寸法は約50mm、円筒の肉厚tは2.5mmに設定した。また、電熱線はJIS−C−2520に規定される0.32φmmのニクロム線を用いた。また、電熱線への通電電流は1.4Aで通電時間は約3.5分に統一した。なお、破断荷重は引張試験機により測定した。
【0032】
【表1】
【0033】
「表1」に示すように、B/A=1.3〜3.0の範囲、好ましくはB/A=1.5〜2.0の範囲に設定した場合において、溶接棒の外表面に外観変形が発生せず、しかも溶接部分で十分な破断強度を確保できることが確認された。
【0034】
「表2」は本実施例に係る溶接棒を用い、円筒の肉厚をt、棒材の頂点から円弧面の中央点までの距離をMとし、肉厚の異なる円筒を各種溶接した場合における溶接部分の破断強度及び溶接棒の外表面の外観を示すものである。
【0035】
【表2】
【0036】
「表2」の結果から、M/t=0.5〜1.5の範囲、好ましくはM/t=0.8〜1.2の範囲に設定した場合において、溶接棒の外表面に外観変形が発生せず、しかも溶接部分で十分な破断強度を確保できることが確認された。
【0037】
(第2実施例)
図5は本発明の他の実施例を示す部分的な断面図である。円筒Nには長手方向に沿って当接面21,22が形成してあり、当接面21,22へとそれぞれ傾斜面20A,20Bを接続してある。この傾斜面20A,20Bとにより開先20を構成している。円筒Nの材質及びその他の構成は第1実施例と同様である。
【0038】
本実施例においても、熱風溶接機により第1次溶接を行った後、電熱線2に通電して領域Jを溶融し、第2次溶接を行うことにより、第1実施例と同様の効果を得ることができる。また、本実施例においては、当接面21,22が互いに当接しているため第1実施例に比べて溶接面積が広く、第1実施例に比べて溶接強度が高い。
【0039】
【発明の効果】
以上のように請求項1に係る溶接棒は、円筒の円周方向の両端を溶接する際、溶融される領域と棒材の外表面との距離を可及的に大きく確保できるから、電熱線への通電時の熱が棒材の外表面に熱伝導しにくく、棒材の外表面が軟化変形することを可及的に抑制し、外観品質を維持できる効果がある。
【0040】
また、請求項2に係る溶接棒は、請求項1と同様の効果に加え、溶融される領域と外表面との距離を可及的に大きく確保でき、一層熱伝導しにくく外観品質を維持し易い。
【0041】
更に、請求項3に係るケーブルの被覆方法は、張設済みのケーブルを円筒で被覆して円筒の円周方向の両端を溶接する際、溶融される領域と棒材の外表面との距離を可及的に大きく確保できるから、電熱線への通電時の熱が棒材の外表面に熱伝導しにくく、棒材の外表面が軟化変形することを可及的に抑制し、外観品質を維持できる効果がある。
【0042】
更にまた、請求項4に係るケーブルの被覆方法は、請求項3と同様の効果に加え、溶接棒を外部及び内部の両方から二段階に分けて加熱して第1次溶接及び第2次溶接を行うため、円筒の溶接強度が一層向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の実施例に係る溶接棒及び円筒の概略的な斜視図、(B)は溶接棒の端面を示す正面図。
【図2】本発明の実施例に係る円筒をケーブルに被覆する直前の状態を示す断面図。
【図3】本発明の実施例に係る円筒をケーブルに被覆した状態を示す断面図。
【図4】本発明の実施例に係る溶接棒と円筒とを溶接した状態を示す部分断面図。
【図5】本発明の他の実施例を示す部分断面図。
【図6】従来の溶接棒と円筒とを溶接した状態を示す部分断面図。
【符号の説明】
1 棒材
2 電熱線
5 円弧面
6 切れ目
20,60 開先
A,B 距離
C 溶接棒
D,N 円筒
E 頂点
F 中央点
G 線分
H ケーブル
Claims (4)
- 熱可塑性樹脂製の円筒の断面略V字形の開先内に配置する熱可塑性樹脂製の棒材と、この棒材の内部に長手方向に沿って埋めた電熱線とを有し、
前記棒材は短手方向の断面形状が略扇形であり、前記電熱線は前記棒材の頂点と円弧面の中央点とを結ぶ線分上に位置し、かつ、前記頂点から前記電熱線の中心までの距離をAとし、前記電熱線の中心から前記円弧面の中央点までの距離をBとした時、
B/A=1.3〜3.0
の範囲となる位置に電熱線を埋めてあることを特徴とする円筒用の溶接棒。 - 前記円筒の肉厚をtとし、前記棒材の頂点から円弧面の中央点までの距離をMとしたとき、
M/t=0.5〜1.5
の範囲となるように肉厚tと距離Mとを設定してある請求項1に記載の円筒用の溶接棒。 - 長手方向に沿って断面略V字形の切れ目を有する熱可塑性樹脂製の円筒と、請求項1に記載した構成の溶接棒とを用意した後、
前記円筒を弾性変形させて前記切れ目を広げ、張設済みのケーブルを前記切れ目を通過させて前記円筒の内方に配置した後、前記切れ目を閉じてこの切れ目に臨む両側縁を当接させて断面略V字形の開先を形成し、この開先に前記溶接棒を配置してから前記電熱線へ通電して前記溶接棒及び前記円筒を溶融させ、前記両側縁付近を溶接することを特徴とするケーブルの被覆方法。 - 長手方向に沿って断面略V字形の切れ目を有する熱可塑性樹脂製の円筒と、請求項1に記載した構成の溶接棒とを用意した後、
前記円筒を弾性変形させて前記切れ目を広げ、張設済みのケーブルを前記切れ目を通過させて前記円筒の内方に配置した後、前記切れ目を閉じてこの切れ目に臨む両側縁を当接させて断面略V字形の開先を形成し、この開先に前記溶接棒を配置してから前記円筒の外方から熱風を溶接棒付近へ吹き付けて第1次溶接した後、前記電熱線へ通電して前記溶接棒及び前記円筒を溶融させ、前記両側縁付近を第2次溶接することを特徴とするケーブルの被覆方法。
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