JP6317753B2 - 溶接プラスチック管の製造において熱可塑性プロファイルを螺旋状に巻回するための方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶接されたプラスチック管の製造において熱可塑性プロファイルを螺旋状に巻回する方法と、更に、螺旋巻回溶接管を製造するための巻回装置とに関する。

このようなタイプの溶接螺旋巻回管は、欧州特許第７１４３４６号（特許文献１）および欧州特許第１２３７７０８号（特許文献２）に示されている。そこでは、単純で信頼性の高い溶接作業が、一つの押出し成形装置によって外部から一つの作業で行われる。熱可塑性材料において良好な溶接シームのための要件には、溶接されるべき表面が適正な温度まで均一に加熱されること、そして、互いに溶接される表面が互いに対して押し付けられる、ことが含まれる。

これらの従来の解決構成において、ドラムを回転させて、熱可塑性プロファイルをドラムの全周長に巻き付けると共にその上で溶接が行われてきた。前記管がドラムに当接する時、前記管の外表面上の溶接継ぎ目が平滑化される。これは、当該管の回転運動中に、静止している平滑化部材を、加熱された溶接継ぎ目に当ててスライドさせることによって行われる。管内部の継ぎ目は、欧州特許第７１４３４６号（特許文献１）におけるように、前記回転ドラムに対して形成されるか、もしくは、外側の溶接継ぎ目は、欧州特許第１２３７７０８号（特許文献２）におけるように、余分の熱と溶接継ぎ目に当接して位置する静止部材とによって平滑化される。

従来の解決構成は、溶接塊を塗付し溶接シーム表面をある程度良好に平滑化することによって課題を解決してきた。しかしながら、それによって溶接されるプロファイルが、ドラム上で実質的に周方向において引っ張られる力を制御することは困難であった。これは、主として、プロファイルの温度を制御し、それによって、当該プロファイルのドラムに対する摩擦を制御することによって行われるからである。プロファイルの必要な溶接領域加熱とその後の平滑化によってプロファイルのテンションを独立的に制御することは困難である。又、液体や、高温又は低温の空気（ブロワ）によって、又は、これらを電気加熱（抵抗ワイヤ）と組み合わせて、又は電気加熱無しで、前記ドラムのテンパリング（焼き戻し）を使用することも知られているが、そのような解決構成では、回転ドラムの構造が更に複雑化する。プロファイルとドラムとの間の摩擦は、又、長手方向において、それによって溶接のためにプロファイルを互いに押し付ける必要のある力に影響する。最後に、管の直径は、冷却時に約２％収縮する。最終製品の公称径の要件を満たす必要があるため、このことは考慮に入れるべきもう一つの製造パラメータである。

もしもプロファイルが熱すぎると、収縮が増加して形成された管とドラムとの間の摩擦が高くなりすぎて、プロファイルにかかるテンションが過剰となって最終的にはプロファイルを変形させてしまう。プロファイルが冷たすぎると、管の収縮が不十分になり、また、管がスライドしてドラム上において確実に外側に移動せず、その結果、大きなスリップが生じる。種々のプラスチック材からなる管が溶接される装置の場合には、そのそれぞれの原料に対してこれらのパラメータを正しく設定しなければならないので、摩擦の制御は特に重要である。

欧州特許第７１４３４６号 欧州特許第１２３７７０８号

本発明の目的は、溶接されたプラスチック管の製造において熱可塑性プロファイルを螺旋状に巻回する方法と、更に、螺旋巻回溶接管を製造するための巻回装置とを提供することにある。

本発明による溶接されたプラスチック管の製造において熱可塑性プロファイルを螺旋状に巻回する方法は、
熱可塑性プロファイルを、製造される管の軸心方向に配置されるとともに実質的に前記管の内径に対応する直径を有する実質的に円筒状の巻回表面を規定する複数のスライド手段上に受ける工程と、
前記プロファイルの両側エッジを溶接のために互いに押し付けるために、前記プロファイルを螺旋状経路に沿って、前記プロファイルの先行の巻回部に向けて案内する工程と、
前記スライド手段の径方向位置を調節して、前記熱可塑性プロファイルのテンションと、それによって、当該プロファイルが、前記スライド手段によって形成される前記巻回面周りで収縮する力とを調節する工程とを含む。

本発明による方法の一好適実施例おいて、前記熱可塑性プロファイルは、製造される前記管の軸心方向において対で配設された回転バー上で巻回される。

更に、本発明による方法の一好適実施例において、前記スライド手段は、前記管の径方向においてブラケット上で移動される。これにより、異なる径の管の製造も可能になる。

本発明による、溶接されたプラスチック管の製造において熱可塑性プロファイルを螺旋状に巻回する装置は、
製造される管の軸心方向に配設されるとともにこの製造される管の内径に対応する直径を有する実質的に円筒状の巻回面を規定する複数のスライド手段と、
熱可塑性プロファイルを受け取り、当該プロファイルの両側エッジ部を溶接するために押し付けるべく、当該プロファイルの先行の巻回部に向けて案内する案内手段と、
前記熱可塑性プロファイルのテンションと、それによって前記プロファイル自身が前記スライド手段によって形成される前記巻回面周りで締め付けられる力とを調節するために前記スライド手段のラジアル位置をシフトさせるための調節手段とを備える。

本発明による装置の一好適実施例において、前記スライド手段は、製造される前記管の軸心方向において対で配設された回転バーである。前記案内手段は、好ましくは、前記管の径方向においてブラケットに沿って移動可能な一体ユニットを形成するべく前記スライド手段と密接に（ｉｎ ｃｌｏｓｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）配置された回転ローラである。

本発明によるローラユニットの機能を示す。 本発明によるローラユニットの構造を示す。 ローラユニットを取り付けた状態の、本発明による溶接装置を図示している。

次に、本発明を添付の図面を参照してより詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例による基本的な溶接処理を図示している。概して矩形の断面を備える熱可塑性プロファイル１が、支持構造に沿って周方向に配設された複数のスライドバー２，３上に投入される（図３）。前記スライドバー構造の直径は、概して製造されるべき管４の内径に対応する。図２からわかるように、前記プロファイル１は、矢印Ｓによって示されるように傾斜して前記バー２，３へと移動されて螺旋状に管４を形成する。

これらの利点の一つは、プロファイルと溶接シームの、案内、加熱および平滑化が、遥かに容易であること、又、内部からも可能であることである。溶接後、前記管４は、次の製造又は搬送工程のために回転ドラム５上にスライドされる。前記スライドバー２，３は、前記管の軸心方向に沿って配設されるとともに、それらの長さＬと半径Ｒとによって、製造される管の内径にほぼ対応する直径を備える円筒状面を規定する。実質的に矩形の断面を有する熱可塑性プロファイル１が前記スライドバー２，３上で巻回されて、螺旋状経路Ｓ（図２を参照）に沿って案内される。前記ローラ１０は、調節可能（矢印ｄ）であって、それにより、すべてのローラ１０の位置によって所望の螺旋状経路Ｓが規定される。

プロファイル１の間の左側のギャップ（ａ）に、押出成形機（図示せず）によって、二つのプロファイル面１ａおよび１ｂの好ましくは予熱された上方および下方エッジ部に沿って塗付された溶接塊ストリング８，９が図示されている。これらストリング８および９が塗付されるプロファイル１の長手方向の正確な位置は、本発明においては重要ではない。これは、前記スライドバー２，３上において、あるいは、プロファイルとシーム形成塊とが適切に支持されることを条件に、プロファイルがバーと接触状態となる前においても、行うことが可能である。右側において、前記ギャップは閉じられ、最終のダブル溶接シーム５および７が形成されている。前記上方および下方の溶接塊ストリング８，９は、最終シームへと共に流れなければならない。本発明の範囲において塗付される前記溶接塊ストリングはどのような構成であってもよく、たとえば、各プロファイルに一つのストリングのみ（一つのストリーム８と一つのストリーム９）としたり、あるいは、プロファイル１上の図示の両ストリング８又は９の一方のストリング、のみとして構成することができる。

前記プロファイルに対して前記ローラ１０によって付与される力Ｆは、図示されているように、前記プロファイル１からのローラ１０の距離（ｄ）を調節することによって制御される。バーの長手方向における摩擦力成分Ｆ_Ｘは、シーム６および７における完全な溶接を可能にするのに十分な大きさでありながら、管４の外側へのスムースな移行を許容するものでなければならない。最後に、前記溶接シーム６および／又は７を、溶接直後に、これら溶接されたシームに当接して配置されたスライドシュー（図示せず）等によって平滑化することができる。本発明のこの実施例において、回転ドラム５がスライドバー２，３から溶接されたプロファイルを引き離し管４を次の製造工程に搬送する間、スライドバー２，３は静止している。管４を支持し前進させる回転ドラム５は、いかなる構成のものであってもよい。又、スライドバー２および３は、それらの長手軸心周りで回転するものであってもよい。

従来の解決構成においては、下方に位置する構造体に対するその摩擦を制御するために、プロファイル１の温度を変化させていた。巻回されたプロファイル１が多少収縮すると、それによって摩擦成分Ｆ_Ｙが増減し、従って、プロファイルのテンションが増減する。本発明に依れば、この摩擦の制御は、主として、プロファイル１および管４に対するスライドバー２，３の径方向距離を制御することによって行われる。

これは、図２に図示するような構造を提供することによって可能となり、ここには、前記スライドバー２および３とローラ１０が参照番号１２でその全体を示すユニットに組み込まれている本発明の実施例が図示されている。前記ローラ１０は、プロファイル１を、前記溶接装置上でのその最初の巻回中、傾斜した螺旋状経路Ｓに沿って案内する。ブラケット１１には、固定された又は回転可能なスライドバー２および３とローラ１０のための調節ロッド１３とが取り付けられている。前記調節ロッド１３を矢印で示すいずれかの方向に回すことによって、前記ローラ１０は、プロファイル１の二つの最も近い巻回部間のギャップ（図１におけるギャップ（ａ））を狭める又は広げるべくシフトされるが、その目的はプロファイル１に対して付与される力Ｆを各ローラ１０において一定に維持することにある。初期調節は、溶接装置に入るプロファイルのための経路を可能な限り平滑にするために、一つのローラからその他のローラへの軸心方向変位を均等にすることに基づく。各ローラ１０に関して、経路Ｓに沿って管の長手方向における図１の距離（ｄ）の変化を一定にするための要件は、ｄ＝ｎ×Ｗ／Ｎであり、ここで、ｎはローラの順番、Ｗはプロファイル１の幅（ｍｍ）、そしてＮはローラ１０の総数であり、図３の例ではＮ＝１６である。

本発明に依れば、更に、前記距離Ｄ、即ち、プロファイル１と形成される管とに対するスライドバー２および３の径方向距離、を調節することができる。これは大きな利点をもたらす。図３に図示される溶接装置においてモジュール１２の径方向位置Ｄをシフトさせることによって製造される管の直径を、「その場で」（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）調節することが可能である。これは、摩擦成分Ｆ_Ｙ、従って、プロファイル１のテンションを、製造プロセスの即座の要求に対して調節することが可能であるということを意味する。この目的のみのためにプロファイルを加熱したり冷却することはもはや不要となり、それによって溶接と摩擦制御との潜在的に相克する温度要件が回避される。更に、摩擦成分Ｆ_Ｘも影響を受け、それを本発明の解決構成によってより制御容易にすることが可能となる。

図３には、溶接によって螺旋管を製造するための本発明の巻回装置が図示されている。１６機のユニット１２が星形状に、ラジアルブラケット１５上に等間隔で円状に配置されている。図示されているように、各ユニット１２は、その位置が矢印ｄに沿って調節可能な（図１）ローラ１０を備えている。各調節ロッド１３の端部に設けられた力センサ１４によって各ローラ１０に加えられる力Ｆを感知する。したがって、いかなる異常又は差異を容易に検出することができ、ローラ位置（ｓ）の必要な調節を、個々の力値に基づいて、各ローラユニットにおいて手動で、あるいは、溶接装置の制御パネル（図示せず）において集中的および／又は自動的に、行うことができる。

ブラケット１１、スライドバー２，３、調節ロッド１３、およびセンサ１４を備えるローラ１０を含む各モジュール１２は、管のラジアル方向Ｄにおいて前記ラジアルブラケット１５に沿って移動可能な一体モジュールを構成する。各ラジアルモジュール１５に沿って、軸心１６が設けられ、これに沿って、前記モジュールがスライドして、たとえば、上述したように、収縮と摩擦力とを相殺するために、管の直径の調節を提供する。又、前記スライドバー２，３の長さＤと半径Ｒも図示されている。それらは、図１に関連して記載したように、その上で管を製造可能な円筒状表面を規定する。

本発明の溶接方法および装置に関連する一つの利点は、溶接が、閉じられたドラム又はシリンダ上ではなく、ローラ構造上で行われることにある。従って、溶接されるべきプロファイル部分を加熱するために、管内部においてもシーム平滑化手段を使用するため、又、ローラ構造自身のために、溶接塊押出成形機ヘッド、様々の加熱手段を受け入れる十分な空間が存在する。前記加熱手段は、それぞれＬＥＩＳＴＥＲやＩＮＦＲＡ等の熱風ブロワや赤外線暖房装置、を含むことができ、前記シーム平滑化手段は、ＰＴＦＥや低摩擦係数のその他類似の材料から成る圧力調節可能シューを含むことができる、たとえば欧州特許第１２３７７０８号が参照される。これらの補助装置は当該産業において周知であり、当業者は良好な溶接結果を達成するためにそれらを容易に適用、使用することができる。

又、溶接済管４を、処理、切断および保存作業のために更に搬送するために、図３のモジュール１２から、図１のドラム５のような回転式の従来のドラム、あるいは、図３のものに類似の構造体へと転送し、そこで管４をローラ等によって回転させたり支持させたり、あるいはそれらの両方を行うことも本発明の範囲内であることは明らかである。又、図３から容易に理解されるように、前記モジュール１２は星状に前記ラジアル延出部又はブラケット１５上に取り付けられて、製造される管の直径を様々な標準サイズに完全に変更することを可能にしている。

尚、ここに開示した本発明の実施例はここに開示される具体的な構造、処理工程又は材料に限定されるものではなく、当業者によって認識されるそれらの均等物をも含むものであると理解される。又、ここで使用した用語は具体的実施例を記載する目的で使用されるものであって、限定のためのものではない。

本明細書全体を通じて「一実施例」、「実施例」とは、その実施例に関連して記載される具体的特徴、構造又は特徴構成が本発明の少なくとも一つの実施例に含まれるということを意味する。従って、本明細書全体を通じて様々な箇所で「一実施例において」や「実施例において」という文言が使用されることはそれらすべてが必ずしも同じ実施例に言及しているものとは限らない。

ここでの使用において、複数の品、構造部材、構成要素、および／又は構成材料は便宜上、共通のリストに提供されることがある。しかしながら、これらのリストは、あたかもそのリストの各部材がそれぞれ別々の固有の部材として個々に同定されるものであるかのようにみなされてはならない。従って、特に明記されない限り、そのようなリストのいかなる個々の部材も、ただ単に、共通のグループに中に提示されているという理由によって、その同じリストのその他の部材の事実上の同等物として解釈されてはないない。更に、本発明の様々な実施例および具体例は、ここでは、その様々な要素に対する代替物と共に言及されうる。そのような実施例、具体例、および代替構造は、互いの事実上の同等物と解釈されてはならず、本発明のそれぞれ別々の自律的な表示として解釈されるべきものである。

更に、先に記載された特徴、構造又は特徴構成は、単数又は複数の実施例において任意の適当な状態で組み合わせることが可能である。以下の記載において、本発明の実施例の完全な理解を提供するために、長さ、幅、形状等の具体例として、多くの具体的詳細が提供される。しかしながら、当業者は、本発明は、これら具体的詳細、又はその他の方法、コンポーネント、材料等無しでも、実施することが可能であることを認識するであろう。その他のケースにおいて、本発明の態様が不明確になることを回避するべく、周知の構造、材料又は作業は図示又は記載を省略されている。

以上の例は単数又は複数の具体的用途における本発明の原理を例示するものであって、当業者には、本発明の機能を実施することなく、また、本発明の原理と概念から逸脱することなく、実施の形態、用途および詳細において多様な変更を行うことが可能であることが理解されるであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲により限定されるものであるというほかにならない。

Claims (8)

1. 溶接プラスチック管の製造において熱可塑性プロファイル（１）を螺旋状に巻回する方法であって、
   複数のスライド手段（２，３）を含むモジュール（１２）を提供する工程と、
   熱可塑性プロファイル（１）を、製造される管（４）の軸心方向に配置されるとともに前記管（４）の内径に対応する直径を有する円筒状の巻回表面を規定する前記複数のスライド手段（２，３）上に受ける工程と、
   前記プロファイルの両側エッジ（１ａ，１ｂ）を溶接のために互いに押し付けるために、前記プロファイル（１）を、螺旋状経路（Ｓ）に沿って、前記プロファイル（１）の先行の巻回部に向けて案内する工程と、
   前記熱可塑性プロファイル（１）のテンションと、それによって、当該プロファイルが、前記スライド手段（２，３）によって規定される前記巻回面周りで収縮する力とを調節するために、前記モジュール（１２）をラジアルブラケット（１５）の軸心に沿ってスライドさせることによって前記スライド手段の径方向位置を調節する工程とを含む、方法。
2. 前記熱可塑性プロファイル（１）は、製造される前記管（４）の軸心方向において対で配設された回転バー（２，３）上で巻回される、請求項１に記載の溶接プラスチック管の製造において熱可塑性プロファイル（１）を螺旋状に巻回する方法。
3. 前記スライド手段（２，３）は、前記管（４）の径方向（Ｄ）において前記ラジアルブラケット（１５）上で移動される、請求項１又は２に記載の、溶接プラスチック管の製造において熱可塑性プロファイル（１）を螺旋状に巻回する方法。
4. 径の異なる管（４）を製造するために、前記スライド手段（２，３）の前記径方向位置（Ｄ）を、前記調節手段（１６）によって前記ラジアルブラケット（１５）に沿ってシフトする、請求項３に記載の、溶接プラスチック管の製造において熱可塑性プロファイル（１）を螺旋状に巻回する方法。
5. 螺旋巻回管を製造するための巻回装置であって、
   製造される管（４）の軸心方向に配設されるとともにこの製造される管の内径に対応する直径を有する円筒状の巻回面を規定する複数のスライド手段（２，３）を含むモジュール（１２）と、
   熱可塑性プロファイル（１）を受け取り、当該プロファイルの両側エッジ部（１ａ，１ｂ）を溶接するために押し付けるべく、前記螺旋状経路（Ｓ）に沿って当該プロファイルの先行の巻回部に向けて案内する案内手段（１０）と、
   前記熱可塑性プロファイル（１）のテンションと、それによって前記プロファイル自身が前記スライド手段（２，３）によって形成される前記巻回面周りで締め付けられる力とを調節するために、前記モジュール（１２）を前記装置のラジアルブラケット（１５）の軸心に沿ってスライドさせることによって前記スライド手段（２，３）のラジアル位置（Ｄ）をシフトさせるための調節手段（１６）とを備える、装置。
6. 前記スライド手段（２，３）は、製造される前記管（４）の軸心方向において対で配設された回転バーである、請求項５に記載の螺旋巻回管を製造するための巻回装置。
7. 前記案内手段は、前記管（４）の径方向（Ｄ）において前記ラジアルブラケット（１５）に沿って移動可能な一体モジュール（１２）を形成するべく前記スライド手段（２，３）と密接に（ｉｎ ｃｌｏｓｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）配置された回転ローラ（１０）である、請求項５又は６に記載の螺旋巻回管を製造するための巻回装置。
8. 前記調節手段（１６）は、径の異なる管（４）の製造を可能にするために、前記スライド手段（２，３）の前記径方向位置（Ｄ）を、前記ラジアルブラケット（１５）に沿ってシフトするように構成されている、請求項７に記載の螺旋巻回管を製造するための巻回装置。

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