JP5110731B1 - Thermoplastic member welding apparatus, method, and workpiece - Google Patents
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Abstract
【課題】
本発明は、配管と配管の間隙に熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーによるシートにより製作されるジョイント部を装着するにあたり、原材料のシートからジョイント部を加熱した後プレスする溶着法によって製作するのに際して、溶着後の残余部が存在するために搬送する粉体や液体の障害となる課題を解決するものである。
【解決手段】
本発明は前記の状況に鑑み、溶着する部分の端部をオーバーラップさせるようにオーバーラップ部分の前後に支持部を設けることにより残余部の発生を防止し、前記の欠点を除去したことに特徴を持つ。
【選択図】 図6【Task】
The present invention, when mounting the joint portion manufactured by a sheet of thermoplastic resin or thermoplastic elastomer in the gap between the piping, when manufacturing by a welding method of pressing the joint portion after heating the joint portion from the raw material sheet, The present invention solves the problem that hinders the powder and liquid to be conveyed because the remaining portion after welding exists.
[Solution]
In view of the above situation, the present invention is characterized in that the occurrence of a residual portion is prevented by providing support portions before and after the overlap portion so as to overlap the end portions of the welded portions, and the above-described drawbacks are eliminated. have.
[Selection] Figure 6
Description
この発明が対象とする被加工物は、接着剤による接着が困難なため、その熱可塑性を利用して加熱による溶着を行なっているシート状の部材で、その厚みの代表例は1mmである。 The workpiece to which the present invention is directed is a sheet-like member that is welded by heating utilizing its thermoplasticity because it is difficult to bond with an adhesive, and a typical example of its thickness is 1 mm.
薬品工場や食品工場において、粉体や液体となっている原材料や製品を搬送するのには工場内に設置された配管を経由するのが通常である。この配管は金属のパイプであり、その直径は例えば200mmとなっている。しかし、配管と配管との接続部をも金属で接続することは、管内のクリーニングを実施する際にその作業が極めて困難となるため、薬品工場や食品工場のようにその内部を搬送される原材料や製品が高温高圧でない場合は弾性と柔軟性を兼ね備えた熱可塑性部材により製造されたシートを丸めて作られたジョイント部を製作して接続することが通常である。図1にこの状況を例示する。 In chemical factories and food factories, raw materials and products that are in the form of powders and liquids are usually routed through piping installed in the factories. This pipe is a metal pipe, and its diameter is, for example, 200 mm. However, it is extremely difficult to connect pipes and pipes with metal parts when cleaning the pipes, so raw materials that are transported inside such as pharmaceutical factories and food factories. When the product is not high temperature and high pressure, it is usual to manufacture and connect a joint portion made by rolling a sheet made of a thermoplastic member having both elasticity and flexibility. FIG. 1 illustrates this situation.
図1は前記の配管と配管との接続部であるジョイント部の例を示すものである。図1に示すように二つの配管11と12との接続部分の間隙にジョイント部13を設け、そのジョイント部を固定するために前記の二つの配管部を覆うようにバンド14および15にて囲ってクランプする。管内のクリーニングを実施する際には前記のバンド14および15を取り外し、ジョイント部13はその弾性を利用して引き抜く。また再度ジョイント部13を設置するときにはこのジョイント部13に適宜力を加えて拡げ、配管部を覆ってバンド14および15にて囲ってクランプする。
FIG. 1 shows an example of a joint part which is a connecting part between the pipes. As shown in FIG. 1, a
このジョイント部13として使用される部材はシート状であり、丸めて図1のように筒状の形状とするためには丸めた端部をオーバーラップさせて接合する必要がある。この接合のためには、接着剤を用いる場合と、部材の熱可塑性を利用して加熱し、圧力を加えて接合する溶着と称せられる接着法がある。本発明は溶着法によって材料を接合する装置、方法および被加工物に関する。対象の材料としては、ポリプロピレン・ポリエチレン・ポリ塩化ビニール等の熱可塑性樹脂、またはスチレン系・オレフィン系・塩化ビニール系・ウレタン系・エステル系・アミド系等の熱可塑性エラストマー等がある。
The member used as the
材料の熱可塑性を利用して溶着を行う装置として特許文献1(以下、先行例と称する)がある。この先行例は保温・保冷外装工事を行うに際して、硬質塩化ビニール等を高周波溶着するための装置であって、その構成は先行例の2図であるが、その溶着面を拡大すれば図2が得られる。なお、作図の便宜上直線的に示している。高周波加熱による溶着を行う下部加熱部の上層板21と中層板22との間に右側から熱可塑性樹脂シート23の一端を挿入し、また中層板22と下層板24との間に左側から熱可塑性樹脂シート23の他端を挿入して支持する。その後上部加熱部25を下方に押圧して溶着が行われることは、先行例に詳細に説明された通りである。
As an apparatus for performing welding using the thermoplasticity of a material, there is Patent Document 1 (hereinafter referred to as a prior example). This prior example is an apparatus for high-frequency welding hard vinyl chloride or the like when performing heat insulation / cold insulation exterior construction, and its configuration is shown in FIG. 2 of the previous example, but if the welding surface is enlarged, FIG. can get. In addition, it has shown linearly for convenience of drawing. One end of the
しかし前記の上部加熱部25を下方に押圧する直前には熱可塑性樹脂シート23の両端は固定して支持されていなければならない。この目的のためには、熱可塑性樹脂シート23の両端は前記の如く上層板21、中層板22、下層板24の間に挿入された上でこの3枚の板にて押圧されて支持された部分を存在させる必要がある。このため、溶着完了後の状況を検分すれば、この支持された部分が残余部として残る。図3はこの状況を断面図として示すもので、黒色で塗り潰した部分31が溶着部であり、上部残余部を32、下部残余部を33でそれぞれ示す。
However, both ends of the
次に、溶着完了後に熱可塑性樹脂シート23のみを残し、それを支持していた下部加熱部の上層板21、中層板22および下層板24を引き抜けば、残余部32および33は支持を失うので自由端となり、溶着面の上部にある残余部32は上部に跳ね上がり、また溶着面の下部にある残余部33はジョイント部の中空部、即ち溶着面の下部に垂下することなる。この状況を図4に示す。
Next, if only the
図2、図3および図4は溶着面の付近を拡大して観察したものであるが、実際に引用例を用いて製作したジョイント部の断面を見れば、図5の如くになる。そして、溶着部31の前後に上部残余部32および下部残余部33が存在することになる。
2, 3, and 4 are enlarged views of the vicinity of the weld surface, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the joint portion actually manufactured using the cited example. And the
図5において上部残余部32は円筒形をなすジョイント部の外側にあるので不要な突起物となり、図1にて説明したバンド14および15にてクランプするときの障害物になるなどの問題を発生させる。さらに、下部残余部33は円筒形をなすジョイント部の内側に存在する突起物となるので、内部を搬送される粉体や液体の障害物となる。この結果、粉体や液体が詰まる原因となることは明らかである。さらには、粉体や液体の抵抗物となるためちぎれて飛散し、異物となる。異物混入は前述の薬品工場や食品工場においては重大な問題となる。
In FIG. 5, the upper
このような突起部を溶着の完了した後に取り除くことは、特に内側では極めて困難なことは明らかである。たとえある程度は除去できたとしても、溶着部の周囲に突起部が残り、さらに管の内壁と残った突起物との間が隙間となって残る。この隙間に内部を搬送される粉体や液体が滞留し、時間の経過とともに変質し、これまた重大な問題となる。従って、先行例によって前述のジョイント部を製作しても、実用に耐えない。 Obviously, it is very difficult to remove such protrusions after welding is completed. Even if it can be removed to some extent, a protrusion remains around the welded portion, and a gap remains between the inner wall of the tube and the remaining protrusion. The powder or liquid transported inside the gap stays in this gap and changes in quality over time, which also becomes a serious problem. Therefore, even if the above-described joint portion is manufactured according to the preceding example, it cannot be put into practical use.
本発明は前記の状況に鑑み、前記溶着部に付随する残余部の発生を防止するように被加工物の支持を行うものである。本発明による溶着の工程は下記のようになる。
工程1:下部側シート支持板を下部熱板の上部に前記下部熱板の凸部の位置に空隙が位置するように設置する工程、
工程2:シート状の熱可塑性部材の端部を互いにオーバーラップさせる工程、
工程3:前記熱可塑性部材の前記オーバーラップ部を上部熱板の凸部と下部熱板の凸部との間に設置する工程、
工程4:上部側シート支持板を上部熱板の下部に前記上部熱板の凸部の位置に空隙が位置するように設置する工程、
工程5:前記上部熱板の凸部を前記下部熱板の凸部にプレスする工程、
工程6:前記上部熱板と前記下部熱板を加熱する工程。
すなわち、溶着部の端部をオーバーラップさせ、その前後を支持するように被加工物の支持方法を改良することにより、溶着後に残余部の発生しないジョイント部を製作することを目的とする。
In view of the above situation, the present invention supports a workpiece so as to prevent generation of a residual portion accompanying the welded portion. The welding process according to the present invention is as follows.
Step 1: A step of installing the lower sheet support plate on the upper portion of the lower heat plate so that a gap is located at the convex portion of the lower heat plate,
Process 2: The process of making the edge part of a sheet-like thermoplastic member overlap each other,
Step 3: installing the overlap portion of the thermoplastic member between the convex portion of the upper hot plate and the convex portion of the lower hot plate,
Step 4: Installing the upper sheet support plate at the lower portion of the upper hot plate so that the gap is located at the convex portion of the upper hot plate,
Step 5: pressing the convex portion of the upper hot plate to the convex portion of the lower hot plate,
Step 6: A step of heating the upper hot plate and the lower hot plate.
That is, an object of the present invention is to manufacture a joint portion that does not generate a residual portion after welding by improving the work piece support method so that the end portions of the weld portion overlap and support the front and back thereof.
本発明によれば、溶着部の端部を予めオーバーラップさせることによって、ジョイント部に残余部が発生しないので、配管部を覆ってバンドにて囲ってクランプするときの障害とならず、また搬送する粉体や液体に混入する異物とならないジョイント部を製作することが出来る。 According to the present invention, since the end portion of the welded portion is overlapped in advance, no residual portion is generated in the joint portion, so that it does not become an obstacle when the piping portion is covered and clamped by a band, and is transported. It is possible to manufacture a joint part that does not become a foreign substance mixed in powder or liquid.
本実施例においては熱可塑性樹脂であるポリエチレンを被加工物の材料として使用している。溶着時に残余部の発生することなく被加工物である熱可塑性樹脂シートを支持するためには、シート支持板を設置することが必要である。この断面図を図6に示す。図6に示すように、加熱およびプレスを行なう上部熱板61および下部熱板62の断面形を凸形とし、被加工物のオーバーラップ部63の幅を前記熱板の凸部61−1および62−1の幅とほぼ同じくするとともに、オーバーラップ部に接しない熱板の部分は加熱用のヒーターを収納するのに十分な幅とする。次に上部熱板61の凸部61−1を取り囲む上部シート支持板64を設置する。図6は断面形状を示すので前記シート支持板64が2個の部分に分かれているが、これらは同一物の左断面と右断面であり、その関係は次に示す見取図である図7にて明らかである。同様に下部熱板62の凸部62−1を取り囲むように下部シート支持板65を設置する。
In this embodiment, polyethylene, which is a thermoplastic resin, is used as the material of the workpiece. In order to support the thermoplastic resin sheet, which is a workpiece, without generating a residue during welding, it is necessary to install a sheet support plate. This sectional view is shown in FIG. As shown in FIG. 6, the cross-sectional shape of the upper
図7は前記熱板の片方である下部熱板62とそれに接する下部シート支持板65とを単独に取り出して並置した見取図である。図示するように前記下部シート支持板65は前記下部熱板である62の凸部62−1にほぼ嵌合するように空隙71が開けられており、実際の使用に当たっては前記下部シート支持板65を前記下部熱板62に載荷することによって、前記図6にその断面を示すように被加工物23の左端23−1と右端23−2とを前記下部シート支持板65とが支持する。なお、図7においてロッド72は溶着加工に際して前記熱板62を支持するために設けられる。またダイヤルゲージ73は、前記熱板62に収納されるヒーターの温度の設定および表示をする機能を持っている。
FIG. 7 is a sketch in which a
被加工物である23の左端23−1と右端23−2とを溶着するためには、前記図6に示すように被加工物23(以下、シートと記載する)を上下方向から支持しなければならない。このためには準備作業が必要であり、その形態を前記被加工物である丸められたシート23の上部からの見取図として図8に示す。前記被加工物である丸められたシート23は、前記下部シート支持板65に金属製の当て板81−1および81−2とクリップ82−1ないし82−4によって支持される。前記オーバーラップ部63はこの下部シート支持板65の上部に示されている。
In order to weld the left end 23-1 and the right end 23-2 of the
準備作業は図8上の作業台83上を利用して実施される。前記作業台83上に前記被加工物である丸められたシート23を置き、前記オーバーラップ部63を上にして置く。前記オーバーラップ部63は、前記下部シート支持板65、当て板81−1および81−2によって支持されるが、前記下部熱板62の凸部62−1の幅とほぼ等しい幅の帯状の形とする。この時点でシートは丸められて支持されており、以後に図9によって示す溶着作業によって前記オーバーラップ部63を溶着すれば所望のジョイント部13が得られる。準備作業の最終段階において、前記オーバーラップ部63を上にしたまま図示しないスペーサーと前記ロッド72を操作者が持つこととによって浮かせた下部熱板62がその中に挿入されるように移動する。図8はこの準備作業の最終段階を示すものであって、前記シート支持板が前記下部熱板62の凸部62−1に嵌合された状態を示し、前記凸部62−1の一部が図8において観察できる。
The preparatory work is performed using the work table 83 in FIG. The rolled
最終的な溶着作業をするための溶着加工装置の全体的な構成を図9に示す。図9において、前記上部熱板61と下部熱板62とは、支持ポール91の周囲に自由に回転するように設置されたアーム92−1および92−2によって支点93−1および93−2を介して前記支持ポール91に結合されている。前記上部熱板61と下部熱板62との高さの調整は適宜準備した図示しないスペーサーの上に前記アーム92−1および92−2を載荷してこれを行なう。94は前記上部熱板61と下部熱板62に電熱ヒーター用の電力を供給するリード線であり、95はこの加熱温度を制御するためのコントローラーである。また前記図8にて示した形態は下部熱板62に前記被加工物である丸められたシート23が挿入されたものであることが理解できよう。
FIG. 9 shows an overall configuration of a welding processing apparatus for performing a final welding operation. In FIG. 9, the upper
最終的な溶着作業は前記図8の状態において上部より前記上部熱板61を操作者が下降させて前記オーバーラップ部63に接近させ、その後前記上部熱板61に前記上部シート支持板64を装着してロッド96を操作して前記オーバーラップ部63を操作者がプレスして溶着させる。溶着後に前記上部熱板61を上昇させた後、前記被加工物である丸められたシート23を引抜くことによって溶着作業が完了する。なお、使用するシートの厚みが厚く、接着面の接着強度を上げるためにオーバーラップ部の幅もそれに対して広げなければならないときは、シートの位置をその長さ方向に少しずつずらせて前記の溶着作業を複数回繰り返すことがある。同じく、使用するシートの厚みが厚く、溶着面の段差によってジョイント部を搬送される材料が漏れるおそれのあるときには、適宜溶着面の面取りを行いこの段差を解消することもある。
In the final welding operation, in the state of FIG. 8, the operator lowers the upper
前記実施例は円筒状のジョイント部13を製作する場合を示しているが、本発明の実施は単なる円筒状のジョンイント部のみならず、テーパー状のジョイント部の製作も可能である。すなわち、前記図1において配管11と配管12との直径が同一でなく径差がある場合にも本発明を容易に実施することが出来る。
Although the above embodiment shows the case where the cylindrical
また、前記実施例等によれば、溶着後の用途は前記ジョイント部13、すなわち円筒形に被加工物を加工するものである。しかし本発明は円筒形に被加工物を加工するのみにはとどまらないことはいうまでもない。図10は被加工材が平板状の場合の本発明の実施形態を示し、左側のシート材101と右側のシート材102をオーバーラップ部63で溶着する形態を示す。この場合にも前記図4に示したような残余部が存在しないため、溶着部の段差が少なく、種々の効果が得られることが期待される。円筒形と平板状との中間形態、すなわち一般的な筒状物体や曲面板状のものにも無論適用が可能である。
Moreover, according to the said Example etc., the use after welding is processing the to-be-processed object in the said
また、図11は図10と比較すれば明らかなように、オーバーラップ部63がシートの左右方向と直角ではなく、斜めになっている状況を示す。この方式は前記ジョイント部13の製作にも適用できるが、この場合はオーバーラップ部63により発生する僅かな段差が円周方向の一箇所のみでなく、ある範囲にわたって分布するので、特に搬送物の粒径が小さい場合でも漏れが軽減されることが期待される。
Further, FIG. 11 shows a situation in which the
図9に示すものは据置型を想定しているが、可搬形として構成することも可能である。図12は前記可搬形の実施形態例を示し、図9に示す溶着加工装置の下部にキャスター1201を装着したものである。可搬形とすることによって、小型トラックおよび人力等によって前記ジョイント部13が設置される前記薬品工場や食品工場の現場に運搬し、弾力があるため事前に設計することが困難なジョイント部13を前記配管11および12の現物に最も良くフィットするように溶着加工することが出来るという付加的な効果を発現する。
Although what is shown in FIG. 9 assumes a stationary type, it can also be configured as a portable type. FIG. 12 shows an example of the portable embodiment, in which
なお、前記実施例においては操作者、すなわち人手によって各々の加工の工程を進めているが、能率的に行なうためにそれぞれを自動化しても良く、前期実施例と同様の効果を発揮することは言うまでもない。 In the above-described embodiment, each processing step is advanced by an operator, that is, manually. However, in order to perform efficiently, each may be automated, and the same effect as in the previous embodiment is exhibited. Needless to say.
実施例1ないし5においては熱可塑性樹脂であるポリエチレンを被加工物の材料として使用している。しかし被加工物の材料としてはポリエチレン以外にポリプロピレン・ポリ塩化ビニール等の熱可塑性樹脂、またはスチレン系・オレフィン系・塩化ビニール系・ウレタン系・エステル系・アミド系等の熱可塑性エラストマー等を用いても同様の効果があることも明らかである。 In Examples 1 to 5, polyethylene, which is a thermoplastic resin, is used as the material of the workpiece. However, in addition to polyethylene, the material of the workpiece is a thermoplastic resin such as polypropylene or polyvinyl chloride, or a thermoplastic elastomer such as styrene, olefin, vinyl chloride, urethane, ester or amide. It is clear that there is a similar effect.
これまでに記載した内容は熱可塑性部材の溶着加工装置および方法であったが、前記の溶着加工装置または溶着加工方法によって製作された加工物も本発明のみによってその特徴である前記残余部を持たず、本発明の特徴を発現することは明らかである。前記加工物としては筒状、平板状、曲面板状の形状を有するものを初めとして、すべての製造物にかかわるものである。 The contents described so far have been the welding processing apparatus and method of the thermoplastic member, but the workpiece manufactured by the welding processing apparatus or the welding processing method also has the remaining portion, which is a feature of the present invention only by the present invention. It is clear that the characteristics of the present invention are manifested. The processed product is related to all products including those having a cylindrical shape, a flat plate shape, and a curved plate shape.
以上説明したように、本発明によれば薬品工場や食品工場において、粉体や液体となっている原材料や製品を搬送する配管を接続する熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーのシートを部材に用いて、溶着によって製作されるジョイント部において、配管部を覆ってバンドにて囲ってクランプするときの障害とならず、また搬送する粉体や液体に混入する異物とならないジョイント部を製作することが出来る。 As described above, according to the present invention, in a chemical factory or a food factory, a sheet of a thermoplastic resin or a thermoplastic elastomer that connects piping for conveying raw materials or products that are powdered or liquid is used as a member. In joint parts manufactured by welding, it is possible to manufacture joint parts that do not become obstacles when covering and clamping with piping and surrounding with a band, and that do not become foreign substances mixed in powder or liquid to be conveyed. .
11 配管
12 配管
13 ジョイント部
14 バンド
15 バンド
21 下部加熱部の上層板
22 下部加熱部の中層板
23 被加工物
23−1 被加工物の左端
23−2 被加工物の右端
24 下部加熱部の下層板
25 上部加熱部
31 溶着部
32 上部残余部
33 下部残余部
61 上部熱板
61−1 上部熱板の凸部
62 下部熱板
62−1 下部熱板の凸部
63 オーバーラップ部
64 上部シート支持板
65 下部シート支持板
71 下部シート支持板の空隙
72 下部熱板のロッド
73 ダイヤルゲージ
81−1 当て板
81−2 当て板
82−1〜82−4 クリップ
83 作業台
91 支持ポール
92−1 アーム
92−2 アーム
93−1 支点
93−2 支点
94 リード線
95 加熱温度制御コントローラー
96 上部熱板のロッド
101 シート材
102 シート材
1201 キャスター
DESCRIPTION OF
Claims (4)
との相対する部分にそれぞれ設けられ、前記熱可塑性部材のオーバーラップ部をプレスするとともに加熱する凸部と、前記下部熱板の前記凸部の位置に空隙を設けて配置された下部側シート支持板と、前記上部熱板の前記凸部の位置に空隙を設けて配置された上部側シート支持板とを備えたことを特徴とする熱可塑性部材の熱溶着加工装置。 The end of a thermoplastic member formed into a sheet and made of polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, or any one or more of styrene, olefin, vinyl chloride, ester, and amide thermoplastic elastomers An upper hot plate and a lower hot plate for heat-welding portions where the portions are overlapped with each other, and an overlapping portion of the thermoplastic member provided in a portion facing the upper hot plate and the lower hot plate, respectively. A convex part that presses and heats, a lower sheet support plate that is arranged with a gap at the position of the convex part of the lower heat plate, and a gap at the position of the convex part of the upper heat plate An apparatus for heat welding a thermoplastic member, comprising an upper sheet support plate arranged.
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