JP4766589B2 - 樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置および被覆方法 - Google Patents

樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置および被覆方法 Download PDF

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Description

本発明は、鋼管の外周面が樹脂を主体とした被覆層で被覆された樹脂被覆鋼管同士が接続されてなる接続部の被覆のための被覆装置および被覆方法に関するものである。
埋設ガス配管において、地中に埋設された後の配管の腐食を防止するために、表面をポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のオレフィン系樹脂などで被覆した鋼管が使用されている。この樹脂被覆鋼管同士を接続する場合、図１０（ａ）に示すように、鋼管９１の端部を覆う樹脂を主体とした被覆層９２を所定の長さだけ剥離して鋼管９１を剥き出しにしてから溶接される。溶接された接続部９３が剥き出しにされた鋼管９１の表面に防食機能を備えた部材で被覆して該接続部９３を気密にすることが行われている。この被覆方法としては、従来、周囲の被覆層９２を含むように接続部９３の周りに巻設された熱収縮性のシートまたはチューブ（以下ともに熱収縮チューブと称する。）Ｔをガスバーナ等で人手により加熱することで収縮させ、接続部９３に密着させ、接続部９３を被覆するものが採用されてきた。この被覆方法は、現場で簡易に施工できるという利点はあるものの、熱収縮チューブＴの加熱を人手で行なうため加熱の均一性に欠け熱収縮チューブＴの密着度が低下するとともに、作業に長時間を要するという問題があった。
この問題を解決する被覆方法の一例が下記特許文献１、２に開示されている。
特許文献１の被覆方法は、導電性の微粉末を練り込んだホットメルト系の接着剤が内面に塗布された架橋ポリエチレンの熱収縮チューブを周囲の被覆層を含むように接続部に巻設し、微粉末を加熱して接着剤を溶融させ、被覆用チューブを被覆層及び接続部に密着させるものである。この方法によれば、混入された導電性の微粉末により接着剤は均一に加熱溶融されるので被覆用チューブ接合部およびその周囲の被覆層に均一に密着され、優れた防食効果を得ることができるという利点がある。しかしながら、この方法では、被覆層と熱収縮チューブを接合している接着剤が地中の雰囲気のために腐食して隙間が生じ、その隙間から水分等が侵入するおそれがあった。さらに、導電性微粉末を練り込んだ接着剤が塗布された特殊な熱収縮チューブを用意する必要があるという問題があった。
このような熱収縮チューブを使用する代わりに、接続部を包囲するように巻設された透明な樹脂膜を被覆層にレーザ光で接合することが検討されている。例えば特許文献２の被覆方法は、レーザ光に対して吸収性を有する樹脂部材からなるパイプ形状品（被覆層）を、レーザ光に対して透過性を有する樹脂部材からなる継手（樹脂膜）に挿入し、該継手側からレーザ光を照射して両者をレーザ溶着するものであり、被覆層と樹脂膜はそれら同士が溶融・固化して接合されるので接合部に腐食等が生じにくく、さらに、被覆層は通常有色でレーザ光吸収性を有するので特殊な部材を用意しなくてよいという利点がある。この被覆方法は、原理的には優れたものであるが、本願発明者らが検討したところ、樹脂被覆鋼管の接続部を被覆するものとして適用するためには下記の改良すべき点があることが判った。
第１に、樹脂膜としてシート状またはチューブ状のもののいずれを使用する場合でも、少なくとも、図１０（ｂ）に示すように、樹脂被覆鋼管９の接続部９３が外気に触れないように樹脂膜８で密閉するためには樹脂膜８と被覆層９２との接合予定部８ａ（８ｂ）に形成される接合部は樹脂被覆鋼管９の外周方向に沿い切れ目が無いよう一条の筋状に形成されなければならず、そのためにレーザ光は、樹脂膜８の表面に対し連続的に描線するように走査される必要がある。第２に、非開削工法等の施工中に被覆層９２から樹脂膜８が剥離しないよう被覆層９２と樹脂膜８との接合部の接合強度を更に高める必要がある。
特開平７−９１５８８号公報 特開２００４−９０６２８号公報
本発明は、上記した従来の技術を鑑みてなされたものであり、地中等に埋設される樹脂被覆鋼管の接続部の腐食を防止するため該接続部を包囲するように樹脂被覆鋼管の被覆層の外周面に樹脂膜を接合し、接続部を被覆するにあたり、接続部が密閉されるように樹脂膜を被覆層に接合できるとともに被覆層と樹脂膜との接合強度を更に高めることができる樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置および被覆方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成する本発明の一態様は、レーザ光吸収性を有する樹脂を主体とした被覆層で鋼管の端部以外の外周面が被覆された二以上の樹脂被覆鋼管の該端部を接続してなる接続部を包囲するように前記被覆層の外周面にレーザ光透過性を有する樹脂膜を接合し該接続部を被覆する被覆装置において、一方向にレーザ光を照射するレーザ照射部を備えたレーザ照射手段と、前記樹脂膜の表面を前記レーザ光が照射可能な状態で前記レーザ照射部を前記樹脂被覆鋼管の軸心廻りに回転させる回転手段と、前記樹脂膜の表面において前記レーザ光が投影されてなる照射領域に含まれる前記樹脂膜を被覆層に対し所定の力で押圧する押圧手段とを有する樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置である。かかる被覆装置によれば、樹脂被覆鋼管の接続部を包囲するように巻設された樹脂膜を被覆層の外周面に接合するにあたり、その接合予定部の樹脂膜の表面に対しレーザ照射部から照射されたレーザ光で加熱された被覆層と樹脂膜は溶融・固化して接合部を形成するとともに樹脂被覆鋼管の軸心廻りに該レーザ照射部は回転手段で回転されるので、樹脂被覆鋼管の外周方向に沿い樹脂膜の表面にレーザ光が連続的に走査され途中で切れ目の無い一条の筋状に接合部が形成され、接合された樹脂膜と被覆層によって接続部は密閉される。ここで、前記樹脂膜の表面において前記レーザ光が投影されてなる照射領域に含まれる樹脂膜は、押圧手段によって、被覆層に対し所定の力で押圧されるので、樹脂膜は被覆層の表面から浮き上がることなく該表面に密着している状態となっている。したがって、レーザ光により樹脂膜と被覆層との溶融・固化が行なわれる際に樹脂膜と被覆層とが密着している状態が実現されるので、隙間や空孔などの欠陥を有しない樹脂膜と被覆層との接合部が形成され、もって該接合部の接合強度を高めることができる。
前記レーザ照射部を前記樹脂被覆鋼管の軸心の方向に沿い移動させる水平駆動部を備えていることが好ましい。樹脂膜がシート状のものである場合、樹脂被覆鋼管の外周方向のみならず軸心方向についても接合する要があるからである。また、この水平駆動部を備えることで、樹脂被覆鋼管の軸心方向において複数の箇所で樹脂膜と被覆層を接合する場合でも被覆装置自体の位置替えをすることなく水平駆動部でレーザ照射部の位置を替えて接合作業を行なうことができ、作業の簡易化の面で有利である。
前記押圧手段は、前記レーザ光の非照射領域において前記樹脂膜に当接するように配設された押圧部と前記樹脂膜の表面に対し前記押圧部を加圧する加圧部とを有して前記レーザ照射部と同期して移動し、前記押圧部は前記加圧部と接続して前記レーザ照射部の回転方向に沿う前記レーザ照射部前後の位置に相対するよう一対にして配設される構成とすれば、押圧部はレーザ光に触れることがないので押圧部の耐熱性やレーザ透過性等を考慮する必要がなく、押圧部を構成するうえで有利である。
前記レーザ光が照射されている場合の前記レーザ照射部の移動方向に対し前記押圧手段の後方の押圧部は前方の押圧部より前記樹脂膜の表面との接触面積が大となされていること、又は、前記レーザ光が照射されている場合の前記レーザ照射部の移動方向に対し少なくとも後方の押圧部は熱伝導率の大きな材料を主体としたものからなることが好ましい。レーザ光が照射された樹脂膜と被覆層との溶融が完了した後、速やかに冷却すると、接合部における気泡等の発生が抑制され接合強度の低下を防止できるからである。また、樹脂膜と樹脂層は溶融直後に固化されるので、巻設された樹脂膜の弾性による跳ね返りのため樹脂層から樹脂膜が剥がれるという現象を回避することができる。
前記押圧部は、前記樹脂膜の表面に当接する略円柱形状の胴体と回転軸とを有するローラと前記回転軸を回転可能に軸支するハウジングとを備える構成とすることが望ましい。押圧部により樹脂膜の表面が損傷することを防止するためである。すなわち、押圧部としてのローラは、その胴体が加圧部で樹脂膜の表面に押圧された状態でレーザ照射部と同期して回転するにあたり、その回転軸廻りに回動するので胴体が樹脂膜の表面に擦接することが少ない。
本発明の別の態様は、上記本発明の一態様の被覆装置で実施されるものであり、レーザ吸収性を有する樹脂を主体とした被覆層で鋼管の端部以外の外周面が被覆された二以上の樹脂被覆鋼管の該端部を接続してなる接続部を包囲するように前記被覆層の外周面に樹脂膜を接合し該接続部を被覆する被覆方法において、被覆層と樹脂膜の接合予定部に対し一定の方向にレーザ光を走査しながら照射するとともに前記レーザ光が照射されている領域の樹脂膜を所定の力で被覆層に押圧しながら樹脂膜と被覆層を接合する樹脂被覆鋼管の接続部の被覆方法である。
本発明の別の態様は、上記本発明の一態様の被覆装置で実施されるものであり、レーザ吸収性を有する樹脂を主体とした被覆層で鋼管の端部以外の外周面が被覆された二以上の樹脂被覆鋼管の該端部を接続してなる接続部を包囲するように前記被覆層の外周面に樹脂膜を接合し該接続部を被覆する被覆方法において、被覆層と樹脂膜の接合予定部に対し樹脂被覆鋼管の軸心廻りの方向にレーザ光を走査しながら照射するとともに前記レーザ光が照射されている領域の前記走査方向前後の樹脂膜を所定の力で被覆層に押圧しながら前記レーザ光が照射されている領域の樹脂膜と被覆層を密着させた状態で接合する樹脂被覆鋼管の接続部の被覆方法である。
本発明について、その実施態様に基づき説明する。図１は、本発明に係る一態様の被覆装置１の概略構成を示す正面図、図２は図１において矢視ａから見た矢視図、図３は図１においてレーザ光Ｌの照射態様を説明するための図、図４は図１で符号１４で示す押圧手段の部分拡大図、図５は図１の被覆装置１の動作を説明するための図である。
図１に示すように、本態様の被覆装置１で対象とする樹脂被覆鋼管９は、図において符号９１で示す鋼管の外周面がレーザ吸収性のある樹脂を主体とした被覆層９２で被覆され、樹脂被覆鋼管８の端部の被覆層９２が取り除かれた状態の物である。被覆層９２は、例えばポリエチレン樹脂などからなり、粘着性のあるブチルゴムなどを介して鋼管９１の外周面に被覆されている。
符号９３は、２本の樹脂被覆鋼管９ａ，９ｂの露出した鋼管９１の端面同士の全周が突合せ溶接され接続されてなる接続部である。通常、この種の樹脂被覆鋼管９を接合する場合には開先を取って全周溶接するが、開先を取らずに溶接してもよい。この接続部９３は溶接の熱により変質しているため水分や化学物質などで腐食しやすい。したがって、溶接接続後に接続部９３を包囲するように接合部９３の両側の被覆層９２の外周面に樹脂膜８を巻設した後に樹脂膜８と被覆層９２とを接合し、樹脂膜８の内面、被覆層９２の端面および鋼管９１の表面で区画され密閉された密閉空間７の中で接続部９３を保護する。
樹脂膜８は、被覆層９２と同様な材料例えばポリエチレン樹脂を主体とした伸縮性のあるチューブ状を成したレーザ透過性のある物であり、その内径は樹脂被覆鋼管９の直径よりやや小さく、その長さは接続部９３の両側の被覆層９２に重ね合わすことができる長さで形成されている。このチューブ状の樹脂膜８は、２本の樹脂被覆鋼管９ａ，９ｂを接続する前に一方の樹脂被覆鋼管９ａに通しておき、樹脂被覆鋼管９ａ，９ｂの接続後に所定の位置に移動させることにより接続部９３を包囲するように被覆層９２にほぼ密着して重ね合わされた状態とされる。このチューブ状の樹脂膜８を用いて樹脂被覆鋼管９を被覆する場合には、樹脂被覆鋼管９の長手方向において一方の樹脂被覆鋼管９ａの被覆層９２と重合している接合予定部８ａ、他方の樹脂被覆鋼管９ｂの被覆層９２と重合している接合予定部８ｂの２箇所について樹脂膜８を被覆層９２と接合する。
その樹脂膜８を被覆層９２の外周面に接合する被覆装置１は、図１，２に示すように、基本的な構成として、下方に向けてレーザ光Ｌを照射するレーザ照射部１１１を備えたレーザ照射手段１１と、樹脂膜８の表面をレーザ光Ｌが照射可能な状態でレーザ照射部１１１を樹脂被覆鋼管９の軸心廻りに回転させる回転手段１２と、前記樹脂膜の表面において前記レーザ光が投影されてなる照射領域Ａに含まれる樹脂膜８を被覆層９２に対し所定の力で押圧する押圧手段１４（図４参照）とを有している。以下、被覆装置１の各構成要素について説明する。
［レーザ照射手段］
レーザ照射手段１１は、下方に向けてレーザ光Ｌを照射するレーザ照射部１１１と、レーザ光Ｌを伝達する光ファイバー１１３を介し前記レーザ照射部１１１に接続されレーザ光Ｌを励起して発信するレーザ発信部１１２とを具備している。レーザ照射部１１１には複数の光学レンズが組込まれており、該光学レンズは、光ファイバ１１３を通じて伝送されたレーザ光Ｌを集光し適宜な位置に焦点を結ばせる。使用するレーザ光Ｌは特に限定されないが、樹脂に照射した場合にレーザ吸収率の高い波長が１０３０ｎｍ前後のＹＡＧレーザ、さらに好ましくは波長が９４０ｎｍまたは８０８ｎｍ程度の半導体レーザを使用することが被覆層９２と樹脂膜８を確実に接合するためには望ましい。
レーザ照射部１１１から照射されるレーザ光Ｌは、図３に示すように、種々の態様を設定することができる。図３は、種々のレーザ光Ｌの照射態様を示す正面図およびレーザ光Ｌの照射領域を上方から見た平面図である。例えば、接合すべき樹脂膜８と被覆層９２の境界において出来るだけ高温にしたい場合には、図３（ａ）に示すように、レーザ照射部１１１に内蔵されたレンズ１１１１により集光されたレーザ光Ｌの焦点Ｆの位置が境界面にとなるよう設定すればよい。また、広幅の接合部を一回のレーザ光Ｌの照射で形成する場合には、例えば図３（ｂ）に示すように焦点Ｆの位置を境界面の位置から所定の距離ずらしたり（これをデフォーカスという。）、同図（ｃ）に示すようにレーザ光Ｌの集光形態の異なる２つのレンズ１１１１を組合せて照射領域の形状が略８の字状となるようにしたり、同図（ｄ）に示すように集光されたレーザ光Ｌの経路の途中にシリンドリカルレンズ１１１２を置いて照射領域の形状が略楕円形状になるようにするとよい。
［回転手段］
回転手段１２は、樹脂被覆鋼管９の外周面を取り囲み周設される略円環状の案内部１２１と、樹脂被覆鋼管９の軸心廻りに回転する方向のみに摺動可能に案内部１２１に嵌着された支持部材１２３と、前記支持部材１２３に配設されるとともに前記案内部１２１に係合して支持部材１２３を樹脂被覆鋼管９の軸心廻りに回転させる回転駆動部１２２とから構成されている。なお、前記レーザ照射部１１１は、樹脂膜８の表面をレーザ光Ｌが照射できるようにレーザ光Ｌを照射する先端部が下方に向けられた状態で後述する水平駆動部１２４、焦点調整部１２５を介して支持部材１２３に取り付けられている。
案内部１２１は、樹脂被覆鋼管９の被覆層９２の外周面に下面が接触するように配置可能な等間隔で設けられた略円柱形状の６本の支柱１２１３と、樹脂被覆鋼管９の外径より大きな内径を有し樹脂被覆鋼管９の外周面に前記支柱１２１３を介して支持され固定される略円環状のベース部材１２１１と、軸心方向においてベース部材１２１１の中央部に配設された案内部材である連続して複数の歯面が並設された円環状のラック１２１２とからなる。この案内部１２１は、樹脂被覆鋼管９への取り付けが容易に行なえるように上部案内部１２１ａ、下部案内部１２１ｂと上下に２つに分割された構造となっている。
回転駆動部１２２は、ラック１２１２に噛合う駆動部材である歯車１２２１と、該歯車１２２１に連結し歯車１２２１を回転させる回転駆動部材である電動機１２２２とからなる。回転駆動部１２２は支持部材１２３に取り付けられているので、その歯車１２２１が電動機１２２２で回転されることにより支持部材１２３は樹脂被覆鋼管９の軸心廻りに回転することとなる。なお、前記案内部材と駆動部材はラック１２１２と歯車１２２１の組合せ以外の構成を採ることができ、例えば案内部材としてＴ字状のレールを駆動部材として摩擦車を組込むようにしてもよい。
この回転手段１２には、上記した基本的な構成に加えて、被覆装置１の操作・取扱いの容易化および自動化のため好ましい構成として、水平駆動部１２４と焦点調整部１２５が組込まれている。水平駆動部１２４は、前記レーザ照射部１１１を樹脂被覆鋼管９の軸心方向すなわち水平方向に移動させるものであり、例えばエアシリンダや直動型アクチュエータなど周知のもので構成することができる。また、焦点調整部１２５は、レーザ光Ｌの焦点の位置を調整するためレーザ照射部１１１を上下方向に位置合わせするものである。水平駆動部１２４は、支持部材１２３に取り付けられ、その先端に焦点調整部１２５が固定されている。レーザ照射部１１１は、その焦点調整部１２５に取り付けられている。また、被覆装置１は、回転駆動部１２２、水平駆動部１２４およびレーザ発信部１１２の動作制御のため、電気通信回路を介してそれらが接続された制御手段１３を備えており、レーザ照射部１１１が回転および水平移動される際の速度制御や位置制御、レーザ光Ｌを照射する際の照射条件の制御を設定した条件等で自動的に行なえる構成となっている。
［押圧手段］
押圧手段１４について図４を参照し説明する。図４（ａ）は図４（ｃ）において符号ｃで示すラインにおける断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の右側面図、図４（ｃ）は図４（ａ）において符号ｂで示した矢視図である。本態様の押圧手段１４は、一対のローラ状の押圧部１４１と、押圧部１４１を加圧して被覆層９２の表面に押圧する加圧部１４２とから構成され、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、レーザ照射部１１１から伸びた、平面視においてレーザ光Ｌが通過する部分が欠けている略コの字状の連結部材１４３の両椀にそれぞれ取り付けられている。
押圧部１４１は、図４（ａ）に示すように、樹脂膜８に当接する胴体と回転軸とを有するローラ１４１１と回転軸を回転可能に軸支するハウジング１４１２とからなり、ハウジング１４１２とローラ１４１１の回転軸との間にはすべり軸受１４１３が嵌着されている。ここで符号Ａは、樹脂膜８の表面においてレーザ光Ｌが投影されてなる照射領域（いわゆるレーザスポット）であり、押圧部１４１は、照射領域Ａの外側すなわち非照射領域であって図において矢印で示すレーザ照射部１１１の回転方向に沿い相対する位置に配設されている。したがって、一対の押圧部１４１は照射されるレーザ光Ｌに押圧部１４１が直接触れず、該一対の押圧部１４１の間で形成される平面内に照射領域Ａを実質的に包含することとなる。なお、押圧部１４１は、レーザ光Ｌに触れない範囲で出来るだけ照射領域Ａの近くに配設することが望ましい。
なお、押圧部１４１は樹脂膜８の表面に当接するものを組込んでもよい。図９の押圧手段７４は、ロール１４１の代わりに平板状の押圧部７４１が組込まれたものである。押圧手段としては種々の態様を採ることができるが、上記押圧部１４１によれば、レーザ光Ｌの照射領域Ａの外側に押圧部１４１は設けられるのでレーザ光Ｌによる加熱等の影響を考慮する必要がない点、および、ローラ１４１１は、樹脂膜８に当接しつつレーザ照射部１１１の回転とともに回動するので樹脂膜８の表面に損傷が生じない点で好ましい。
加圧部１４２は、図４（ａ）に示すように、押圧部１４１のハウジング１４１２の上部に形成された螺子孔に螺設されるとともに連結部材１４３に形成された孔１４３１に上下方向に移動自在に挿入された２本の支持軸１４２２と、支持軸１４２２に挿着された圧縮バネ１４２１とからなり、押圧部１４１のローラ１４１１が樹脂膜８に当接したときに圧縮バネ１４２１が所定の量だけ圧縮され、押圧部１４１を所定の力で下方に押圧するように構成されている。なお、加圧部１４２は上記に限らず、例えばエアシリンダや直動型アクチュエータなど周知の構成を採ることができる。
上記押圧手段１４は、連結部材１４３がレーザ照射部１１１に取り付けられているので、回転駆動部１２２によるレーザ照射部１１１の回転と同期してレーザ光Ｌの照射領域Ａとの位置関係を保ちつつ移動する。そして、その押圧部１４１は、樹脂膜８の表面に当接するとともに加圧部１４２で樹脂膜８に押圧されているので、照射領域Ａにおける樹脂膜８は、該押圧部１４１で被覆層９２に押し付けられ被覆層９２と密着している状態となる。
上記構成の被覆装置１による被覆方法について図５を参照し説明する。
まず、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザ照射部１１１が頂部に固定された上部案内部材１２１ａを樹脂被覆鋼管９の上側に置き、次に樹脂被覆鋼管９の下方から下部案内部１２１ｂを上部案内部１２１ａと接続し、被覆装置１を組み上げるとともに樹脂膜８と被覆層９２の一方の接合予定部８ａにレーザ光Ｌが照射されるように樹脂被覆鋼管９の軸心方向について被覆装置１の位置を調整し、被覆装置１を固定する。その後、焦点調整部１２５によりレーザ照射部１１１の高さを変えてレーザ光Ｌの焦点位置を調整する。
次に、図５（ｃ）に示すように、被覆装置１を起動して制御手段１３に設定した条件で樹脂被覆鋼管９の中心からみて反時計回りにレーザ照射部１１１を所定の速度で回転させてレーザ光Ｌを円周方向に走査しつつ樹脂膜８と被覆層９２の接合予定部８ａにレーザ光Ｌを照射していく。ここで、図４に基づいて説明したように、上記押圧手段１４はレーザ照射部１１１の回転とともにレーザ光Ｌの照射領域Ａとの位置関係を保ちつつ移動するので、レーザ光Ｌの走査される円周方向に沿い相対する位置の樹脂膜８の表面は、押圧部１４１で押圧されている状態となっている（図４参照）。つまり、この押圧部１４１の内側にある照射領域Ａに対応した樹脂膜８は被覆層９２に押し付けられている。したがって、レーザ光Ｌが照射され樹脂膜８と被覆層９２が溶融・固化されているときの照射領域Ａの樹脂膜８と被覆層９２とは常に密着している状態にあるので、接合する際の被覆層９２からの樹脂膜８の浮き上がりが防止され、良好な接合状態が実現される。
次に、図５（ｄ）に示すように、レーザ照射部１１１を樹脂被覆鋼管９の廻りを一回転させることにより、一方の接合予定部８ａについて樹脂膜８と被覆層９２の接合が終了する。このとき、レーザ照射部１１１はレーザ光Ｌを照射しつつ樹脂被覆鋼管９の廻りを連続的に回転しているので、樹脂膜８と被覆層９２の接合部は、接合の開始点から終了点まで切れ目無く連続した一条の筋状に形成されている。
次に、図５（ｅ）に示すように、他方の接合予定部８ｂを接合するため接合予定部８ｂの位置に合わせて被覆装置１を固定し、上記と同様に接合予定部８ｂの樹脂膜８と被覆層９２を接合する。その結果、チューブ状の樹脂膜８の両端は被覆層９２と接合された状態となり、図１に示すように、該樹脂膜８、被覆層９２および鋼管９１とで形成された密閉空間７は密閉された状態となり、接続部９３は外気から遮断され腐食等が防止される。なお、本態様の被覆方法では、接合予定部８ａの接合完了後に、被覆装置１を樹脂被覆鋼管９から一旦取り外し接合予定部８ｂの位置に付け替えたが、接合予定部８ａの接合完了後に、接合予定部８ｂの位置までレーザ照射部１１１を水平駆動部１２４で水平移動させて（図６（ｃ）参照）、接合予定部８ｂを接合するようにすれば作業が効率的になり好ましい。
次に、樹脂膜としてシート状のものを使用した場合の被覆方法について図６、７を参照し説明する。図６はシート状の樹脂膜８´を樹脂被覆鋼管９に被覆した状態を示す部分拡大断面図と、図１の被覆装置１を用いて該樹脂膜８´を被覆層９２に接合する状態を説明する図、図７はシート状の樹脂膜８´を接合するときに好ましい押圧手段の構成図である。なお、上記被覆装置１の構成要素と同様なものについては同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
シート状の樹脂膜８´で接続部９３を被覆しようとする場合、図６（ａ）で示す、樹脂被覆鋼管９の円周方向について樹脂膜８´の先端部と後端部が重なり合う重合部８１、又は図６（ｂ）で示す、先端部と後端部の端面が突合わされる突合部８２が必然的に形成される。したがって、シート状の樹脂膜８´を使用する場合には、チューブ状の樹脂膜８と同様に、樹脂被覆鋼管９に巻設された樹脂膜８´の両端部を被覆層９２に接合するとともに、重合部８１又は突合部８２の樹脂膜８´同士および重合部８１又は突合部８２の樹脂膜８´と被覆層９２とを樹脂被覆鋼管９の軸心方向に沿い接合する必要がある。
以下、シート状の樹脂膜８´を使用した場合の被覆装置１を使用した被覆方法について説明する。なお、図５に基づいて説明した樹脂膜８´の両端部を被覆層９２に接合する手順については同様であるので説明を省略する。
上記重合部８１または突合部８２を接合する場合には、図６（ｃ）に示すように、重合部８１または突合部８２の位置にレーザ光Ｌが照射されるように回転駆動部１２２でレーザ照射部１１１の位置あわせをし、水平駆動部１２４でレーザ照射部１１１を水平方向に移動してレーザ光Ｌを走査しつつ重合部８１または突合部８２にレーザ光Ｌを連続的に照射する。ここで、上記説明と同様に、被覆装置１の押圧手段１４は、レーザ照射部１１１の水平移動とともにレーザ光照射領域との位置関係を保ちつつ移動するので、レーザ光Ｌの照射領域Ａに対応した重合した樹脂膜８´同士および樹脂膜８´と被覆層９２は常に密着している状態にある。したがって、接合する際の樹脂膜８´の浮き上がりが防止され、良好な接合状態が実現される。なお、重合部８１または突合部８２を接合する工程は、樹脂膜８´の両端部を接合する工程の前後いずれに置いてもよいし、一方の端部を接合した後に置き、その後他方の端部を接合するようにしてもよい。また、チューブ状又はシート状の樹脂膜８、８´いずれの場合でも、樹脂膜８、８´として熱収縮性のあるものを使用する場合には、樹脂膜８、８´と被覆層９２を接合完了後に樹脂膜８、８´をガスバーナ等で加熱して熱収縮させ、樹脂被覆鋼管９の外周面全体に樹脂膜８，８´を密着させてもよい。
図７は、上記重合部８１または突合部８２を接合する場合に好ましい被覆装置１に組込まれる押圧手段２４である。本態様の押圧手段２４は、一対の押圧部２４１と加圧部１４２とからなり、該加圧部１４２の構成は前記押圧手段１４と同様である。本態様の押圧部２４１は、回動しつつ任意の方向に自在に移動可能な自在回転車輪（いわゆるフリーベア）２４１１を２個一組としたものであり、押圧部２４１は、レーザ光Ｌの非照射領域であってレーザ光Ｌの走査方向に沿い相対する位置で樹脂膜８´の表面に当接するように配設されている。この押圧部２４１を備えた押圧手段２４によれば、回転駆動部１２２でレーザ照射部１１１を円周方向に回転させる場合のみならず、重合部８１または突合部８２を接合するために水平駆動部１２４で水平移動させる場合でも押圧手段２４は樹脂膜８´の表面を損傷させることなく移動できるという利点がある。
次に、押圧手段１４の変形態様について図８を参照し説明する。レーザ光Ｌが照射された樹脂膜８と被覆層９２とが溶融した後、速やかに冷却し固化すると、接合部における気泡等の欠陥の発生が抑制され接合強度の低下をより防止できるので好ましい。そのため、図８（ａ）の押圧手段３４は、レーザ照射部１１１の移動方向に対し前方のローラ３４１１に対して後方のローラ３４１１の胴体の直径を大きくすることにより前方に比べて後方のローラ３４１１の樹脂膜８との接触する面積を大きくし、照射領域Ａに接触しつつ通過する後方のローラ３４１１によりレーザ光Ｌで加熱された照射領域Ａを速やかに冷却する構成を採っている。なお、ローラ３４１１を熱伝導率の大きな材料、例えば銅やアルミニウム等で構成することは照射領域Ａの冷却のために有効である。
照射領域Ａの冷却のためには、図８（ｂ）、（ｃ）のような構成を採ることもできる。図８（ｂ）は、上記同様に構成された押圧部１４１と、加圧部１４２と、後方のローラ１４１の胴体に空気等を吹き付けるノズル４４４１と配管４４４３を介してノズル４４４１に空気等を供給する供給部４４４２とからなる冷却手段４４４を備えた押圧手段４４であり、後方のローラ１４１１の胴体に空気等を吹き付けて該胴体を冷却しつつ照射領域Ａを冷却する構成となっている。また、図８（ｃ）は、上記同様に構成された加圧部１４２と、軸心方向に沿い設けられ冷却媒体を流通させる流通通路５４１３を内部に備えたローラ５４１１と該ローラ５４１１を回転可能に軸支するハウジング５４１２とからなる押圧部５４１と、図示矢印の方向に沿い配管５４５２、５４５３を介して該流通通路５４１３に冷却媒体を流通させる媒体循環手段５４５１とを有する冷却手段５４５とを有する押圧手段５４であり、流通通路５４１３を通じてローラ５４１１の内部を流れる冷却媒体によりローラ５４１１の胴体を冷却しつつ照射領域Ａを冷却する構成となっている。
本発明に係る被覆装置の概略構成を示す正面図である。 図１において矢視ａから見た矢視図である。 図１においてレーザ光Ｌの照射態様を説明するための図である。 図１の押圧手段の部分拡大図である。 図１の被覆装置の動作を説明するための図である。 図１の被覆装置を用いてシート状の樹脂膜を被覆層に接合する状態を説明する図である。 シート状の樹脂膜を接合するときに好ましい押圧手段の構成図である。 図１の押圧手段の変形態様の概略構成図である。 図１の押圧手段の別の変形態様の概略構成図である。 図１の樹脂被覆鋼管の接続部を説明する斜視図である。
符号の説明
１：被覆装置
１１：レーザ照射手段
１１１：レーザ照射部
１１２：レーザ発信部
１１３：光ファイバ
１２：回転手段
１２１：案内部
１２２：回転駆動部
１２３：支持部材
１２４：水平駆動部
１２５：焦点調整部
１３：制御手段
１４：押圧手段
１４１：押圧部
１４２：加圧部
１４３：連結部材
８：樹脂膜
８１：重合部
８２：突合部
９：樹脂被覆鋼管
９１：鋼管
９２：被覆層
９３：接合部

Claims (4)

  1. レーザ光吸収性を有する樹脂を主体とした被覆層で鋼管の端部以外の外周面が被覆された二以上の樹脂被覆鋼管の該端部を接続してなる接続部を包囲するように前記被覆層の外周面にレーザ光透過性を有する樹脂膜を接合し該接続部を被覆する被覆装置において、一方向にレーザ光を照射するレーザ照射部を備えたレーザ照射手段と、
    前記樹脂膜の表面を前記レーザ光が照射可能な状態で前記レーザ照射部を前記樹脂被覆鋼管の軸心廻りに回転させる回転手段と、
    前記樹脂膜の表面において前記レーザ光が投影されてなる照射領域に含まれる前記樹脂膜を前記被覆層に対し所定の力で押圧する押圧手段とを有し、
    前記押圧手段は前記レーザ光の非照射領域において前記樹脂膜に当接するように配設された押圧部と前記樹脂膜の表面に対し該押圧部を加圧する加圧部とを有して前記レーザ照射部と同期して移動し、
    前記押圧部は前記加圧部と接続して前記レーザ照射部の回転方向に沿う前記レーザ照射部前後の位置に相対するよう一対にして配設される樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置。
  2. 前記レーザ照射部を前記樹脂被覆鋼管の軸心の方向に沿い移動させる水平駆動部を備える請求項１に記載の樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置。
  3. 前記押圧部は、前記樹脂膜の表面に当接する略円柱形状の胴体と回転軸とを有するローラと前記回転軸を回転可能に軸支するハウジングとを備える請求項１に記載の樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置。
  4. レーザ吸収性を有する樹脂を主体とした被覆層で鋼管の端部以外の外周面が被覆された二以上の樹脂被覆鋼管の該端部を接続してなる接続部包囲するように前記被覆層の外周面に樹脂膜を接合し該接続部を被覆する被覆方法において、
    被覆層と樹脂膜の接合予定部に対し樹脂被覆鋼管の軸心廻りの方向にレーザ光を走査しながら照射するとともに前記レーザ光が照射されている領域の前記走査方向前後の樹脂膜を所定の力で被覆層に押圧しながら前記レーザ光が照射されている領域の樹脂膜と被覆層を密着させた状態で接合する樹脂被覆鋼管の接続部の被覆方法。
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