JPH07232380A - 熱可塑性樹脂製部材の溶着装置及び方法 - Google Patents
熱可塑性樹脂製部材の溶着装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱可塑性樹脂製の管状部材間の溶着部に形成
されるビード及び溶着強度が周方向においてほぼ均一と
なるようにした非接触式の溶着装置と溶着方法を提供す
ること。 【構成】 本発明による溶着装置(10)は非接触式の
溶着方法に適用されるものである。この溶着装置は、管
状部材(12,14)のそれぞれを把持して水平に且つ
同軸に保持するクランプ(16,18)と、一方のクラ
ンプを他方のクランプに対して接近・離反させる駆動装
置(40)と、クランプ間の加熱位置と、この加熱位置
から離れた退避位置との間で移動可能に設けられた、管
状部材の端面を加熱溶融するための加熱体(20)とを
備え、加熱体が加熱位置にある状態において、加熱体の
加熱面と対応の管状部材の端面との間に隙間が形成され
るようにし、且つ、この隙間が下方ほど小さくなるよう
に加熱面を形成している。
されるビード及び溶着強度が周方向においてほぼ均一と
なるようにした非接触式の溶着装置と溶着方法を提供す
ること。 【構成】 本発明による溶着装置(10)は非接触式の
溶着方法に適用されるものである。この溶着装置は、管
状部材(12,14)のそれぞれを把持して水平に且つ
同軸に保持するクランプ(16,18)と、一方のクラ
ンプを他方のクランプに対して接近・離反させる駆動装
置(40)と、クランプ間の加熱位置と、この加熱位置
から離れた退避位置との間で移動可能に設けられた、管
状部材の端面を加熱溶融するための加熱体(20)とを
備え、加熱体が加熱位置にある状態において、加熱体の
加熱面と対応の管状部材の端面との間に隙間が形成され
るようにし、且つ、この隙間が下方ほど小さくなるよう
に加熱面を形成している。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂から成る
1対の部材、特に管状部材の端面同士を突き合せて溶着
するための装置及び方法に関するものである。
1対の部材、特に管状部材の端面同士を突き合せて溶着
するための装置及び方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、様々な合成樹脂から作られた
管状部材が種々の用途に利用されている。例えば、ポリ
塩化ビニル、ポリプロピレン等の汎用の熱可塑性樹脂か
ら成形された管状部材は、住宅或いは工場等の配水管
や、化学薬品用配管等に幅広く利用されている。また、
ポリフェニレンスルフィド樹脂(以下、「PPS」とい
う)やポリエーテルエーテルケトン、ポリフッ化ビニリ
デン等の耐熱性や耐溶剤性に優れた熱可塑性樹脂から成
る管状部材は、LSI等の電子デバイスの製造における
超純水用配管として使用されている。
管状部材が種々の用途に利用されている。例えば、ポリ
塩化ビニル、ポリプロピレン等の汎用の熱可塑性樹脂か
ら成形された管状部材は、住宅或いは工場等の配水管
や、化学薬品用配管等に幅広く利用されている。また、
ポリフェニレンスルフィド樹脂(以下、「PPS」とい
う)やポリエーテルエーテルケトン、ポリフッ化ビニリ
デン等の耐熱性や耐溶剤性に優れた熱可塑性樹脂から成
る管状部材は、LSI等の電子デバイスの製造における
超純水用配管として使用されている。
【0003】このような熱可塑性合成樹脂製の管状部材
を用いて配管を実際に行う場合、管状部材同士、或は管
状部材と機器類の管状端部を接合する必要が生ずる。管
状部材の接合方法としては種々あるが、互いに対向する
管状部材の端面を加熱体により加熱溶融した後、この溶
融した端面を相互に圧接させて接合するという溶着方法
が広く採用されている。この溶着方法には、溶着すべき
端面を加熱体に直接接触させて溶融させる接触式がある
が、管状部材の材料がPPSやポリエーテルエーテルケ
トン等の場合、接触式の溶着方法では、加熱体からの管
状部材の剥離が困難となる。
を用いて配管を実際に行う場合、管状部材同士、或は管
状部材と機器類の管状端部を接合する必要が生ずる。管
状部材の接合方法としては種々あるが、互いに対向する
管状部材の端面を加熱体により加熱溶融した後、この溶
融した端面を相互に圧接させて接合するという溶着方法
が広く採用されている。この溶着方法には、溶着すべき
端面を加熱体に直接接触させて溶融させる接触式がある
が、管状部材の材料がPPSやポリエーテルエーテルケ
トン等の場合、接触式の溶着方法では、加熱体からの管
状部材の剥離が困難となる。
【0004】そのため、近年においては、特開平1−1
10128号公報等に開示されているように、溶着すべ
き端面と加熱体との間に隙間を設けて当該端面を溶融さ
せる非接触式の溶着方法が採用される傾向にある。ま
た、この非接触式溶着方法に用いられる装置としては、
特開平5−193004号公報等に開示されているよう
に、接合すべき1対の管状部材をそれぞれ水平に且つ同
軸に把持するためのクランプと、これらのクランプ間に
配置された加熱体とから成る溶着装置が知られている。
この溶着装置においては、クランプの一方は他方のクラ
ンプに対して接近・離反し得るようにベースに取り付け
られており、また、加熱体は管状部材の移動経路から退
避可能となっている。このような装置では、管状部材の
溶着すべき端面を加熱体により非接触的に溶融させるこ
とができ、溶融後、可動クランプを他方のクランプに接
近させることで、管状部材同士を接合することができ
る。
10128号公報等に開示されているように、溶着すべ
き端面と加熱体との間に隙間を設けて当該端面を溶融さ
せる非接触式の溶着方法が採用される傾向にある。ま
た、この非接触式溶着方法に用いられる装置としては、
特開平5−193004号公報等に開示されているよう
に、接合すべき1対の管状部材をそれぞれ水平に且つ同
軸に把持するためのクランプと、これらのクランプ間に
配置された加熱体とから成る溶着装置が知られている。
この溶着装置においては、クランプの一方は他方のクラ
ンプに対して接近・離反し得るようにベースに取り付け
られており、また、加熱体は管状部材の移動経路から退
避可能となっている。このような装置では、管状部材の
溶着すべき端面を加熱体により非接触的に溶融させるこ
とができ、溶融後、可動クランプを他方のクランプに接
近させることで、管状部材同士を接合することができ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
非接触式溶着装置においては、加熱体の形状が平板状で
あり、その両面、即ち両加熱面は互いに平行となってい
る。また、加熱体は鉛直方向に配置され、管状部材は水
平方向に把持されるようになっている。従って、加熱体
の加熱面とこれに対向する管状部材の端面とは互いに平
行となる。
非接触式溶着装置においては、加熱体の形状が平板状で
あり、その両面、即ち両加熱面は互いに平行となってい
る。また、加熱体は鉛直方向に配置され、管状部材は水
平方向に把持されるようになっている。従って、加熱体
の加熱面とこれに対向する管状部材の端面とは互いに平
行となる。
【0006】通常、加熱体の加熱面と管状部材の端面と
の間の隙間に存在する空気は、加熱体の熱により下部か
ら上部にかけて流動する。このため、加熱体の加熱面と
管状部材の端面とが平行であると、当該端面の下部より
も上部の方が高温となり、溶融深度も上部の方が大きく
なる。その結果、従来の溶着装置を用いて管状部材を溶
着すると、管状部材間の溶着部の上部と下部でその溶着
強度が異なるという不具合が生じる。また、溶着部の上
部ほど大きなビードと一般的に呼ばれる突出物が形成さ
れ、溶着部の内周面に突出するビードが周方向に不均一
なものとなる。このため、溶着された管状部材を流れる
流体に乱れが発生する等の問題が生じる。かかる問題を
解決するために、ビードを小さくすべく管状部材間の圧
接圧力を小さくすることも考えられるが、そのような方
法では、溶着部の接合強度が実用に耐え得ないものとな
る。
の間の隙間に存在する空気は、加熱体の熱により下部か
ら上部にかけて流動する。このため、加熱体の加熱面と
管状部材の端面とが平行であると、当該端面の下部より
も上部の方が高温となり、溶融深度も上部の方が大きく
なる。その結果、従来の溶着装置を用いて管状部材を溶
着すると、管状部材間の溶着部の上部と下部でその溶着
強度が異なるという不具合が生じる。また、溶着部の上
部ほど大きなビードと一般的に呼ばれる突出物が形成さ
れ、溶着部の内周面に突出するビードが周方向に不均一
なものとなる。このため、溶着された管状部材を流れる
流体に乱れが発生する等の問題が生じる。かかる問題を
解決するために、ビードを小さくすべく管状部材間の圧
接圧力を小さくすることも考えられるが、そのような方
法では、溶着部の接合強度が実用に耐え得ないものとな
る。
【0007】そこで、本発明の目的は、管状部材間の溶
着部に形成されるビード及び溶着強度が周方向において
ほぼ均一となるようにした非接触式の溶着装置と溶着方
法を提供することにある。
着部に形成されるビード及び溶着強度が周方向において
ほぼ均一となるようにした非接触式の溶着装置と溶着方
法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、1対の熱可塑性樹脂製部材
のそれぞれを把持して水平に且つ同軸に保持する1対の
把持装置と、前記把持装置の一方を他方の把持装置に対
して接近・離反させる駆動装置と、前記把持装置の間の
加熱位置と、この加熱位置から離れた退避位置との間で
移動可能に設けられた、管状部材の溶着すべき端面を加
熱溶融するための加熱体とを備える溶着装置において、
前記加熱体が前記加熱位置に配置された状態において、
前記加熱体は、前記把持装置により把持された熱可塑性
樹脂製部材の溶着すべき端面にそれぞれ面する1対の加
熱面を有し、前記加熱面は、前記把持された熱可塑性樹
脂製部材の共通軸線に直交する所定の基準面に関して互
いに対称となっており、且つ、前記把持された熱可塑性
樹脂製部材の前記端面の輪郭を対応の前記加熱面上に前
記共通軸線に沿って投影して画成される投影領域の下部
と前記基準面との間の距離が前記投影領域の上部と前記
基準面との間の距離よりも大きくなるようにしたことを
特徴としている。
に、請求項1に係る発明は、1対の熱可塑性樹脂製部材
のそれぞれを把持して水平に且つ同軸に保持する1対の
把持装置と、前記把持装置の一方を他方の把持装置に対
して接近・離反させる駆動装置と、前記把持装置の間の
加熱位置と、この加熱位置から離れた退避位置との間で
移動可能に設けられた、管状部材の溶着すべき端面を加
熱溶融するための加熱体とを備える溶着装置において、
前記加熱体が前記加熱位置に配置された状態において、
前記加熱体は、前記把持装置により把持された熱可塑性
樹脂製部材の溶着すべき端面にそれぞれ面する1対の加
熱面を有し、前記加熱面は、前記把持された熱可塑性樹
脂製部材の共通軸線に直交する所定の基準面に関して互
いに対称となっており、且つ、前記把持された熱可塑性
樹脂製部材の前記端面の輪郭を対応の前記加熱面上に前
記共通軸線に沿って投影して画成される投影領域の下部
と前記基準面との間の距離が前記投影領域の上部と前記
基準面との間の距離よりも大きくなるようにしたことを
特徴としている。
【0009】また、請求項7に係る発明は、1対の熱可
塑性樹脂製部材を水平に且つ同軸に保持すると共に、こ
れらの熱可塑性樹脂製部材の溶着すべき端面を互いに離
隔して対向配置し、前記端面から隙間を持って前記端面
間に加熱体を配置し、前記加熱体の熱により前記端面を
加熱し溶融し、前記溶融された端面同士を互いに押し付
けて前記熱可塑性樹脂製部材同士を溶着させる熱可塑性
樹脂製部材の溶着方法であって、前記加熱体として、前
記端面間に配置された場合に前記保持された熱可塑性樹
脂製部材の前記端面にそれぞれ面する1対の加熱面を有
する加熱体であって、前記加熱面が前記保持された熱可
塑性樹脂製部材の共通軸線に直交する所定の基準面に関
して互いに対称となっており、且つ、前記保持された熱
可塑性樹脂製部材の前記端面の輪郭を対応の前記加熱面
上に前記共通軸線に沿って投影して画成される投影領域
の下部と前記基準面との間の距離が前記投影領域の上部
と前記基準面との間の距離よりも大きくされているも
の、を用いたことを特徴としている。
塑性樹脂製部材を水平に且つ同軸に保持すると共に、こ
れらの熱可塑性樹脂製部材の溶着すべき端面を互いに離
隔して対向配置し、前記端面から隙間を持って前記端面
間に加熱体を配置し、前記加熱体の熱により前記端面を
加熱し溶融し、前記溶融された端面同士を互いに押し付
けて前記熱可塑性樹脂製部材同士を溶着させる熱可塑性
樹脂製部材の溶着方法であって、前記加熱体として、前
記端面間に配置された場合に前記保持された熱可塑性樹
脂製部材の前記端面にそれぞれ面する1対の加熱面を有
する加熱体であって、前記加熱面が前記保持された熱可
塑性樹脂製部材の共通軸線に直交する所定の基準面に関
して互いに対称となっており、且つ、前記保持された熱
可塑性樹脂製部材の前記端面の輪郭を対応の前記加熱面
上に前記共通軸線に沿って投影して画成される投影領域
の下部と前記基準面との間の距離が前記投影領域の上部
と前記基準面との間の距離よりも大きくされているも
の、を用いたことを特徴としている。
【0010】上記の熱可塑性樹脂製部材が管状部材であ
る場合、本発明は特に有効に適用される。尚、本発明に
おいて、管状部材は、パイプやチューブ、異形成形品は
勿論、弁等の機器類のノズルや管継手等も含むことに注
意されたい。また、管状部材は、円形断面のもののみな
らず、角状断面や半円形断面等のものも含むものとす
る。
る場合、本発明は特に有効に適用される。尚、本発明に
おいて、管状部材は、パイプやチューブ、異形成形品は
勿論、弁等の機器類のノズルや管継手等も含むことに注
意されたい。また、管状部材は、円形断面のもののみな
らず、角状断面や半円形断面等のものも含むものとす
る。
【0011】
【作用】上述したような加熱体を用いることで、溶着す
べき端面と加熱体の加熱面との間の隙間が下方ほど小さ
くなり、上部ほど高温となる傾向にある端面の温度を周
方向においてほぼ均一とすることが可能となる。これに
より、当該端面の溶融状態が端面全体でほぼ均一化さ
れ、形成されるビードの大きさも均一となる。
べき端面と加熱体の加熱面との間の隙間が下方ほど小さ
くなり、上部ほど高温となる傾向にある端面の温度を周
方向においてほぼ均一とすることが可能となる。これに
より、当該端面の溶融状態が端面全体でほぼ均一化さ
れ、形成されるビードの大きさも均一となる。
【0012】
【実施例】以下、図面と共に本発明の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。尚、図中、同一又は相当部分には
同一符号を付することとする。
いて詳細に説明する。尚、図中、同一又は相当部分には
同一符号を付することとする。
【0013】図1〜図3は、本発明による管状部材の溶
着装置の一実施例を示している。図示するように、この
溶着装置10は、基本的には、熱可塑性樹脂製、例えば
PPSから作られた管状部材12,14をそれぞれ把持
するための1対のクランプ(把持装置)16,18と、
これらのクランプ16,18間に配置された加熱体20
とを備えている。
着装置の一実施例を示している。図示するように、この
溶着装置10は、基本的には、熱可塑性樹脂製、例えば
PPSから作られた管状部材12,14をそれぞれ把持
するための1対のクランプ(把持装置)16,18と、
これらのクランプ16,18間に配置された加熱体20
とを備えている。
【0014】各クランプ16,18は、それぞれが複数
枚のクランプ板を平行に配置して成る1対のクランプ部
材22a,22bを備えている。これらのクランプ部材
22a,22bの互いに対向する側縁部にはV字形の切
欠き24a,24bが形成されている。また、クランプ
部材22a,22bは、それぞれ、案内レール26に摺
動可能に取り付けられたスライダ28a,28b上に固
定されており、適当な駆動装置30により互いに接近・
離反されるようになっている。従って、クランプ部材2
2a,22bを接近させることで、クランプ部材22
a,22bの切欠き24a,24b間で対応の管状部材
12,14の端部を把持することができるようになって
いる。このようなクランプ16,18により把持された
各管状部材12,14は水平方向に延び、且つ、互いに
同軸線上に配置される。尚、符号32は、対応の管状部
材12,14の中央部分が載置されこれを水平に支持す
るためのサポートである。
枚のクランプ板を平行に配置して成る1対のクランプ部
材22a,22bを備えている。これらのクランプ部材
22a,22bの互いに対向する側縁部にはV字形の切
欠き24a,24bが形成されている。また、クランプ
部材22a,22bは、それぞれ、案内レール26に摺
動可能に取り付けられたスライダ28a,28b上に固
定されており、適当な駆動装置30により互いに接近・
離反されるようになっている。従って、クランプ部材2
2a,22bを接近させることで、クランプ部材22
a,22bの切欠き24a,24b間で対応の管状部材
12,14の端部を把持することができるようになって
いる。このようなクランプ16,18により把持された
各管状部材12,14は水平方向に延び、且つ、互いに
同軸線上に配置される。尚、符号32は、対応の管状部
材12,14の中央部分が載置されこれを水平に支持す
るためのサポートである。
【0015】一方のクランプ18における案内レール2
6は、溶着装置10の基台34に固定されている。従っ
て、このクランプ18により把持された管状部材14
は、基台34に対して不動となる。また、他方のクラン
プ16における案内レール26は、基台34上に設けら
れた案内レール36に摺動可能に取り付けられたスライ
ダ38に固定されている。案内レール36は、把持され
る管状部材12の中心軸線と同方向に延びている。よっ
て、スライダ38を案内レール36に沿って移動させる
ことで、不動のクランプ18に対してクランプ16を接
近・離反させることができ、クランプ16により把持さ
れた管状部材12の端面を他方の管状部材14の対向端
面に接近させ押し付けることができる。このスライダ3
8は、駆動装置40により駆動されるようになってい
る。
6は、溶着装置10の基台34に固定されている。従っ
て、このクランプ18により把持された管状部材14
は、基台34に対して不動となる。また、他方のクラン
プ16における案内レール26は、基台34上に設けら
れた案内レール36に摺動可能に取り付けられたスライ
ダ38に固定されている。案内レール36は、把持され
る管状部材12の中心軸線と同方向に延びている。よっ
て、スライダ38を案内レール36に沿って移動させる
ことで、不動のクランプ18に対してクランプ16を接
近・離反させることができ、クランプ16により把持さ
れた管状部材12の端面を他方の管状部材14の対向端
面に接近させ押し付けることができる。このスライダ3
8は、駆動装置40により駆動されるようになってい
る。
【0016】これらのクランプ16,18間には、加熱
体20が配置されている。この加熱体20は、案内レー
ル42に摺動可能に取り付けられたスライダ44上に支
持板46を介して設置されている。案内レール42は、
クランプ16,18間の基台34上の適所に固定されて
おり、クランプ16,18により把持される管状部材1
2,14の中心軸線Aに対して直角の方向に延びてい
る。スライダ44には適当な駆動装置48が接続されて
おり、この駆動装置48を制御することで、スライダ4
4、ひいては加熱体20を管状部材12,14の間の加
熱位置及びその外側の退避位置(図1及び図3に示す位
置)との間で往復動させることができる。
体20が配置されている。この加熱体20は、案内レー
ル42に摺動可能に取り付けられたスライダ44上に支
持板46を介して設置されている。案内レール42は、
クランプ16,18間の基台34上の適所に固定されて
おり、クランプ16,18により把持される管状部材1
2,14の中心軸線Aに対して直角の方向に延びてい
る。スライダ44には適当な駆動装置48が接続されて
おり、この駆動装置48を制御することで、スライダ4
4、ひいては加熱体20を管状部材12,14の間の加
熱位置及びその外側の退避位置(図1及び図3に示す位
置)との間で往復動させることができる。
【0017】加熱体20は、図4及び図5に明示するよ
うに、例えば多孔セラミック板から成る平板形状のケー
ス50と、このケース50内に収容されたニクロム線の
ような発熱源52とから成っている。この実施例では、
更に、ケース50の各クランプ16,18に対向する側
の面51の上に、それぞれ、好ましくはセラミック製の
カバープレート54がねじ若しくはボルト56等により
密着、固定されている。
うに、例えば多孔セラミック板から成る平板形状のケー
ス50と、このケース50内に収容されたニクロム線の
ような発熱源52とから成っている。この実施例では、
更に、ケース50の各クランプ16,18に対向する側
の面51の上に、それぞれ、好ましくはセラミック製の
カバープレート54がねじ若しくはボルト56等により
密着、固定されている。
【0018】ケース50の面51は鉛直方向に延びると
共に、加熱体20が加熱位置に配置されている状態にお
いて、クランプ16,18により把持された管状部材1
2,14の中心軸線に直交している。また、各カバープ
レート54はくさび形状をなしており、加熱体20全体
の板厚が下方ほど大きくなるような形でケース50に固
定されている。従って、加熱体20自体もくさび形とな
っている。
共に、加熱体20が加熱位置に配置されている状態にお
いて、クランプ16,18により把持された管状部材1
2,14の中心軸線に直交している。また、各カバープ
レート54はくさび形状をなしており、加熱体20全体
の板厚が下方ほど大きくなるような形でケース50に固
定されている。従って、加熱体20自体もくさび形とな
っている。
【0019】各管状部材12,14の端面に対向するカ
バープレート54の表面(以下、「加熱面」という)5
5は平面であり、基準面RSに関して対称的に配置され
ている。この基準面RSはケース50の面51に平行で
あり、面51の中間で鉛直方向に延びている。加熱面5
5のケース50の対応面51ないしは基準面RSに対す
る角度θは、0.3°〜1.5°、好ましくは0.4°
〜1.2°、より好ましくは0.4°〜1°となってい
る。この傾斜角度θが1.5°より大きいと、加熱体2
0と管状部材12,14の端面との間隔を大きくする必
要があり、加熱条件の調整が困難となる。一方、この角
度θが0.3°より小さいと、実質的に鉛直方向に延び
ているのと変わらず、形成されるビードが不均一とな
る。更に、カバープレート54の加熱面55の面積は、
管状部材12,14の端面を加熱溶融するのに十分な程
大きくされており、よって、ケース50の寸法もカバー
プレート54の大きさに応じて適宜設定されている。こ
のスペーサ58は、図には明示していないが、スペーサ
本体と、その表面に取外し可能に取り付けられた薄板と
から成っている。
バープレート54の表面(以下、「加熱面」という)5
5は平面であり、基準面RSに関して対称的に配置され
ている。この基準面RSはケース50の面51に平行で
あり、面51の中間で鉛直方向に延びている。加熱面5
5のケース50の対応面51ないしは基準面RSに対す
る角度θは、0.3°〜1.5°、好ましくは0.4°
〜1.2°、より好ましくは0.4°〜1°となってい
る。この傾斜角度θが1.5°より大きいと、加熱体2
0と管状部材12,14の端面との間隔を大きくする必
要があり、加熱条件の調整が困難となる。一方、この角
度θが0.3°より小さいと、実質的に鉛直方向に延び
ているのと変わらず、形成されるビードが不均一とな
る。更に、カバープレート54の加熱面55の面積は、
管状部材12,14の端面を加熱溶融するのに十分な程
大きくされており、よって、ケース50の寸法もカバー
プレート54の大きさに応じて適宜設定されている。こ
のスペーサ58は、図には明示していないが、スペーサ
本体と、その表面に取外し可能に取り付けられた薄板と
から成っている。
【0020】尚、図1〜図3における符号58は、加熱
時に管状部材12,14の溶着すべき端面の間隔を一定
にするための平板状のスペーサであり、スライダ44に
設置されている。このスペーサ58は、図には明示して
いないが、スペーサ本体と、その表面に取外し可能に取
り付けられた薄板とから成っている。
時に管状部材12,14の溶着すべき端面の間隔を一定
にするための平板状のスペーサであり、スライダ44に
設置されている。このスペーサ58は、図には明示して
いないが、スペーサ本体と、その表面に取外し可能に取
り付けられた薄板とから成っている。
【0021】このような構成の溶着装置10を用いて管
状部材12,14の溶着を行う手順について次に説明す
る。
状部材12,14の溶着を行う手順について次に説明す
る。
【0022】まず、スタートスイッチ(図示しない)を
押すことにより駆動装置48を作動し、これによりスペ
ーサ58を一定量移動してクランプ16,18間に配置
する。次に、クランプ16,18の駆動装置30を駆動
してクランプ部材22a,22b間を開き、そこに管状
部材12,14の端部を配置する。そして、管状部材1
2,14の溶着すべき端面がスペーサ58の対向面に当
接するように位置調整した後、クランプ部材22a,2
2b間の間隔を狭め、クランプ部材22a,22b間で
管状部材12,14をしっかりと把持する。
押すことにより駆動装置48を作動し、これによりスペ
ーサ58を一定量移動してクランプ16,18間に配置
する。次に、クランプ16,18の駆動装置30を駆動
してクランプ部材22a,22b間を開き、そこに管状
部材12,14の端部を配置する。そして、管状部材1
2,14の溶着すべき端面がスペーサ58の対向面に当
接するように位置調整した後、クランプ部材22a,2
2b間の間隔を狭め、クランプ部材22a,22b間で
管状部材12,14をしっかりと把持する。
【0023】この後、駆動装置48を更に駆動させて加
熱体20をクランプ16,18間の所定の加熱位置に配
置する。加熱体20の最大板厚はスペーサ58の板厚よ
りも小さいので、加熱体20は、管状部材12,14の
対向端面間で一定の隙間をもって配置される。
熱体20をクランプ16,18間の所定の加熱位置に配
置する。加熱体20の最大板厚はスペーサ58の板厚よ
りも小さいので、加熱体20は、管状部材12,14の
対向端面間で一定の隙間をもって配置される。
【0024】次に、加熱体20の発熱源52に通電する
と、加熱体20の加熱面55から発せられる熱により管
状部材12,14の端面が加熱溶融される。この際、加
熱体20の加熱面55と、これに対向する管状部材1
2,14の端面との間の隙間の空気は下方から上方に流
れるが、端面上部と加熱面55との間に距離は端面下部
と加熱面55との距離よりも大きいので、管状部材1
2,14の端面の溶融状態はその全周にわたりほぼ一定
となる。
と、加熱体20の加熱面55から発せられる熱により管
状部材12,14の端面が加熱溶融される。この際、加
熱体20の加熱面55と、これに対向する管状部材1
2,14の端面との間の隙間の空気は下方から上方に流
れるが、端面上部と加熱面55との間に距離は端面下部
と加熱面55との距離よりも大きいので、管状部材1
2,14の端面の溶融状態はその全周にわたりほぼ一定
となる。
【0025】予め決められた加熱時間が経過したなら
ば、駆動装置48を制御して加熱体20及びスペーサ5
8をクランプ16,18間から離れた初期の退避位置に
退避させる。この退避時にスペーサ58が管状部材1
2,14と干渉しないよう、加熱中に薄板をスペーサ本
体から取り外しておくのが好適である。
ば、駆動装置48を制御して加熱体20及びスペーサ5
8をクランプ16,18間から離れた初期の退避位置に
退避させる。この退避時にスペーサ58が管状部材1
2,14と干渉しないよう、加熱中に薄板をスペーサ本
体から取り外しておくのが好適である。
【0026】加熱体20の退避位置への移動中或いはそ
の直後に、駆動装置40を駆動してクランプ16をクラ
ンプ18に接近させ、管状部材12の端面を他方の管状
部材14の端面に接触させ、所定の圧力で所定時間押し
付ける。
の直後に、駆動装置40を駆動してクランプ16をクラ
ンプ18に接近させ、管状部材12の端面を他方の管状
部材14の端面に接触させ、所定の圧力で所定時間押し
付ける。
【0027】駆動装置40の停止後及び溶着部の完全冷
却に至る時間の経過後、駆動装置30を駆動してクラン
プ16,18を開き、把持されていた管状部材12,1
4を人手により溶着装置10から取り外し、これによ
り、溶着された管状部材12,14を得る。
却に至る時間の経過後、駆動装置30を駆動してクラン
プ16,18を開き、把持されていた管状部材12,1
4を人手により溶着装置10から取り外し、これによ
り、溶着された管状部材12,14を得る。
【0028】以上のようにして溶着された管状部材1
2,14の溶着部の内周面及び外周面のそれぞれには、
周方向にほぼ均一のビードが形成され、溶着強度も周方
向にほぼ均一となる。
2,14の溶着部の内周面及び外周面のそれぞれには、
周方向にほぼ均一のビードが形成され、溶着強度も周方
向にほぼ均一となる。
【0029】次に、上記溶着装置10を用いて、実際に
管状部材を溶着した場合の実験結果について述べる。
管状部材を溶着した場合の実験結果について述べる。
【0030】まず、実験1では、管状部材としてPPS
製のパイプ(呉羽化学工業製25A:肉厚2.4mm)
を用いた。また、加熱体20の加熱面55の基準面RS
に対する傾斜角度θを0.75°として、加熱体20の
ケース50の表面51の温度を470°、パイプの端面
下部から加熱体20の加熱面55までの距離を1mm、
加熱時間を30秒、圧接時間を120秒、圧接圧力を6
00kPaとした。この場合、パイプの溶着部の内周面
に形成されたビードの突出量は約0.9mmであり、周
方向にほぼ均一となった。
製のパイプ(呉羽化学工業製25A:肉厚2.4mm)
を用いた。また、加熱体20の加熱面55の基準面RS
に対する傾斜角度θを0.75°として、加熱体20の
ケース50の表面51の温度を470°、パイプの端面
下部から加熱体20の加熱面55までの距離を1mm、
加熱時間を30秒、圧接時間を120秒、圧接圧力を6
00kPaとした。この場合、パイプの溶着部の内周面
に形成されたビードの突出量は約0.9mmであり、周
方向にほぼ均一となった。
【0031】また、実験2では、図6に示すように、上
記と同じPPS製パイプ60の端面の内周縁部にテーパ
状の面62を形成したものを使用して、上記と同じ条件
で溶着を行った。この場合、テーパ面62の角度θ1 を
45°、テーパ面62の外周縁とパイプ60の内周面と
の間の径方向に沿う距離tを1mmとした。この実験2
でも好適な結果が得られ、パイプ60の溶着部の内周面
に形成されたビードの突出量は0.5mmで、周方向に
均一であった。
記と同じPPS製パイプ60の端面の内周縁部にテーパ
状の面62を形成したものを使用して、上記と同じ条件
で溶着を行った。この場合、テーパ面62の角度θ1 を
45°、テーパ面62の外周縁とパイプ60の内周面と
の間の径方向に沿う距離tを1mmとした。この実験2
でも好適な結果が得られ、パイプ60の溶着部の内周面
に形成されたビードの突出量は0.5mmで、周方向に
均一であった。
【0032】更に、加熱体20の加熱面55の傾斜角度
θを2°とした以外は、実験1と同じ条件で溶着を行っ
た。その結果は、溶着部の上部が溶融不足となり、溶着
部の下部に上部よりも大きなビードが形成された。
θを2°とした以外は、実験1と同じ条件で溶着を行っ
た。その結果は、溶着部の上部が溶融不足となり、溶着
部の下部に上部よりも大きなビードが形成された。
【0033】また、加熱体20の加熱面55の角度θを
0.2°として、実験2と同じ条件で溶着を行った。そ
の結果は、溶着部の内周面に形成されたビードの突出量
は平均で0.5mmであったが、溶着部上部のビードの
突出量は1mmであった。
0.2°として、実験2と同じ条件で溶着を行った。そ
の結果は、溶着部の内周面に形成されたビードの突出量
は平均で0.5mmであったが、溶着部上部のビードの
突出量は1mmであった。
【0034】尚、加熱体20の加熱面55において、管
状部材12,14の端面の溶融に最も寄与する部分は、
図4に示す領域57である。この領域57は、図5から
理解されるように、クランプ16,18により把持され
た管状部材12,14の端面の輪郭を加熱面55上に、
その管状部材12,14の軸線Aに沿って投影して画成
された投影領域である。従って、少なくともこの領域5
7が上述の傾斜角度で傾斜していれば、上記の効果を得
ることができる。
状部材12,14の端面の溶融に最も寄与する部分は、
図4に示す領域57である。この領域57は、図5から
理解されるように、クランプ16,18により把持され
た管状部材12,14の端面の輪郭を加熱面55上に、
その管状部材12,14の軸線Aに沿って投影して画成
された投影領域である。従って、少なくともこの領域5
7が上述の傾斜角度で傾斜していれば、上記の効果を得
ることができる。
【0035】以上、本発明の好適な実施例について詳細
に説明したが、本発明が上記実施例に限定されないこと
は言うまでもない。例えば、上記実施例の加熱体20
は、セラミック製ケース50内に発熱源52としてニク
ロム線を収容したものであるが、発熱源はニクロム線に
限られず、ケースの材料もセラミックに限定されない。
また、ケースと発熱源を一体に鋳込んだものであっても
よい。
に説明したが、本発明が上記実施例に限定されないこと
は言うまでもない。例えば、上記実施例の加熱体20
は、セラミック製ケース50内に発熱源52としてニク
ロム線を収容したものであるが、発熱源はニクロム線に
限られず、ケースの材料もセラミックに限定されない。
また、ケースと発熱源を一体に鋳込んだものであっても
よい。
【0036】また、上記実施例ではケース50の外側に
カバープレート54を取り付けることとしたが、カバー
プレート54を用いず、ケース50の表面をくさび形状
に加工して、その面を加熱面としてもよい。
カバープレート54を取り付けることとしたが、カバー
プレート54を用いず、ケース50の表面をくさび形状
に加工して、その面を加熱面としてもよい。
【0037】更に、カバープレート54の材料として、
熱伝導性の良好なアルミニウム、真鍮、鉄、銅等の金属
を使用することができる。
熱伝導性の良好なアルミニウム、真鍮、鉄、銅等の金属
を使用することができる。
【0038】更にまた、加熱体の加熱面は平面に限られ
ず、加熱体の板厚が下方ほど大きくなるような形態であ
れば、図7に概略的に示す加熱体20′の如く、その加
熱面55′が凹面状に湾曲されていてもよい。このよう
な形状とした場合、湾曲面55′の基準面RSに対する
平均傾斜角度が上記の角度範囲内、即ち0.3°〜1.
5°の範囲内にあればよい。また、図8に示すように、
加熱面55″を階段状に加工して、加熱体20″の板厚
を下方ほど大きくするようにしてもよい。この場合も、
平均傾斜角度が上記の角度範囲内にあればよい。ここ
で、平均傾斜角度とは、管状部材の溶着すべき端面に面
する投影領域との間に形成される体積が最も小さくする
ような仮想平面を設定した場合において、この仮想平面
と基準面とのなす角度をいう。尚、本明細書及び図面で
示す加熱体の加熱面の形態は例示であり、管状部材の溶
着すべき端面の表面温度が全周にわたりほぼ一定となる
ような形態であるならば、上記以外の形態であっても本
発明の範囲内に属するものである。
ず、加熱体の板厚が下方ほど大きくなるような形態であ
れば、図7に概略的に示す加熱体20′の如く、その加
熱面55′が凹面状に湾曲されていてもよい。このよう
な形状とした場合、湾曲面55′の基準面RSに対する
平均傾斜角度が上記の角度範囲内、即ち0.3°〜1.
5°の範囲内にあればよい。また、図8に示すように、
加熱面55″を階段状に加工して、加熱体20″の板厚
を下方ほど大きくするようにしてもよい。この場合も、
平均傾斜角度が上記の角度範囲内にあればよい。ここ
で、平均傾斜角度とは、管状部材の溶着すべき端面に面
する投影領域との間に形成される体積が最も小さくする
ような仮想平面を設定した場合において、この仮想平面
と基準面とのなす角度をいう。尚、本明細書及び図面で
示す加熱体の加熱面の形態は例示であり、管状部材の溶
着すべき端面の表面温度が全周にわたりほぼ一定となる
ような形態であるならば、上記以外の形態であっても本
発明の範囲内に属するものである。
【0039】また、上記実施例では、管状部材を溶着す
ることとしているが、丸棒等の他の形状の熱可塑性樹脂
製部材にも本発明を適用可能である。
ることとしているが、丸棒等の他の形状の熱可塑性樹脂
製部材にも本発明を適用可能である。
【0040】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、溶
着すべき部材の端面の溶融状態が全周にわたりほぼ均一
とすることができるので、溶着部の溶着強度を全周にわ
たりほぼ一定することができる。従って、特定方向の曲
げに対しては弱い等の不具合は生じない。
着すべき部材の端面の溶融状態が全周にわたりほぼ均一
とすることができるので、溶着部の溶着強度を全周にわ
たりほぼ一定することができる。従って、特定方向の曲
げに対しては弱い等の不具合は生じない。
【0041】また、形成されるビードの大きさも周方向
においてほぼ均一となる。特に、管状部材の場合、溶着
部の内周面に形成されるビードが均一化されることによ
り、管状部材内の流体の流れの一部に大きな乱れを生ず
る等の問題を解決することができる。
においてほぼ均一となる。特に、管状部材の場合、溶着
部の内周面に形成されるビードが均一化されることによ
り、管状部材内の流体の流れの一部に大きな乱れを生ず
る等の問題を解決することができる。
【図1】本発明による溶着装置の一実施例を示す平面図
である。
である。
【図2】図1に示す溶着装置の正面図である。
【図3】図1に示す溶着装置の側面図である。
【図4】図1に示す溶着装置に用いられる加熱体の正面
図である。
図である。
【図5】図4のV−V線に沿っての断面図である。
【図6】溶着される管状部材の端面を示す部分断面図で
ある。
ある。
【図7】加熱体の変形例を示す側面図である。
【図8】加熱体の別の変形例を示す側面図である。
10…溶着装置、12,14…管状部材、16,18…
クランプ(把持装置)、20…加熱体、40…駆動装
置、55…加熱面、58…スペーサ。
クランプ(把持装置)、20…加熱体、40…駆動装
置、55…加熱面、58…スペーサ。
Claims (12)
- 【請求項1】 1対の熱可塑性樹脂製部材のそれぞれを
把持して水平に且つ同軸に保持する1対の把持装置と、 前記把持装置の一方を他方の把持装置に対して接近・離
反させる駆動装置と、 前記把持装置の間の加熱位置と、この加熱位置から離れ
た退避位置との間で移動可能に設けられた、管状部材の
溶着すべき端面を加熱溶融するための加熱体とを備え、 前記加熱体が前記加熱位置に配置された状態において、
前記加熱体は、前記把持装置により把持された熱可塑性
樹脂製部材の溶着すべき端面にそれぞれ面する1対の加
熱面を有し、前記加熱面は、前記把持された熱可塑性樹
脂製部材の共通軸線に直交する所定の基準面に関して互
いに対称となっており、且つ、前記把持された熱可塑性
樹脂製部材の前記端面の輪郭を対応の前記加熱面上に前
記共通軸線に沿って投影して画成される投影領域の下部
と前記基準面との間の距離が前記投影領域の上部と前記
基準面との間の距離よりも大きくなるようにした、こと
を特徴とする熱可塑性樹脂製部材の溶着装置。 - 【請求項2】 前記熱可塑性樹脂製部材が管状部材であ
る、請求項1記載の熱可塑性樹脂製部材の溶着装置。 - 【請求項3】 前記加熱面の前記投影領域の前記基準面
に対する平均傾斜角度が0.3°〜1.5°である、請
求項1又は2記載の熱可塑性樹脂製部材の溶着装置。 - 【請求項4】 前記加熱面の前記投影領域が平面であ
る、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂
製部材の溶着装置。 - 【請求項5】 前記加熱面の前記投影領域が曲面となっ
ている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性
樹脂製部材の溶着装置。 - 【請求項6】 前記加熱面の前記投影領域が階段状に形
成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱
可塑性樹脂製部材の溶着装置。 - 【請求項7】 1対の熱可塑性樹脂製部材を水平に且つ
同軸に保持すると共に、これらの熱可塑性樹脂製部材の
溶着すべき端面を互いに離隔して対向配置し、 前記端面から隙間を持って前記端面間に加熱体を配置
し、 前記加熱体の熱により前記端面を加熱し溶融し、 前記溶融された端面同士を互いに押し付けて前記熱可塑
性樹脂製部材同士を溶着させる熱可塑性樹脂製部材の溶
着方法であって、 前記加熱体として、前記端面間に配置された場合に前記
保持された熱可塑性樹脂製部材の前記端面にそれぞれ面
する1対の加熱面を有する加熱体であって、前記加熱面
が前記保持された熱可塑性樹脂製部材の共通軸線に直交
する所定の基準面に関して互いに対称となっており、且
つ、前記保持された熱可塑性樹脂製部材の前記端面の輪
郭を対応の前記加熱面上に前記共通軸線に沿って投影し
て画成される投影領域の下部と前記基準面との間の距離
が前記投影領域の上部と前記基準面との間の距離よりも
大きくされているもの、を用いたことを特徴とする熱可
塑性樹脂製部材の溶着方法。 - 【請求項8】 前記熱可塑性樹脂製部材が管状部材であ
る、請求項7記載の熱可塑性樹脂製部材の溶着方法。 - 【請求項9】 前記加熱面の前記投影領域の前記基準面
に対する平均傾斜角度が0.3°〜1.5°である、請
求項7又は8記載の熱可塑性樹脂製部材の溶着方法。 - 【請求項10】 前記加熱面の前記投影領域が平面であ
る、請求項7〜9のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂
製部材の溶着方法。 - 【請求項11】 前記加熱面の前記投影領域が曲面とな
っている、請求項7〜9のいずれか1項に記載の熱可塑
性樹脂製部材の溶着方法。 - 【請求項12】 前記加熱面の前記投影領域が階段状に
形成されている、請求項7〜9のいずれか1項に記載の
熱可塑性樹脂製部材の溶着方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6322904A JPH07232380A (ja) | 1993-12-28 | 1994-12-26 | 熱可塑性樹脂製部材の溶着装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-350095 | 1993-12-28 | ||
JP35009593 | 1993-12-28 | ||
JP6322904A JPH07232380A (ja) | 1993-12-28 | 1994-12-26 | 熱可塑性樹脂製部材の溶着装置及び方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07232380A true JPH07232380A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=26570977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6322904A Pending JPH07232380A (ja) | 1993-12-28 | 1994-12-26 | 熱可塑性樹脂製部材の溶着装置及び方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07232380A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012135956A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Kitz Sct:Kk | 樹脂製環状ワーク用溶融ヒータと溶着機 |
CN107175833A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-19 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种塑料红外焊接加热器 |
WO2023232932A1 (de) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | Huerner Schweisstechnik GmbH | Schweissvorrichtung mit spannbuegel sowie verfahren zur herstellung einer schweissverbindung |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP6322904A patent/JPH07232380A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012135956A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Kitz Sct:Kk | 樹脂製環状ワーク用溶融ヒータと溶着機 |
CN107175833A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-19 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种塑料红外焊接加热器 |
WO2023232932A1 (de) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | Huerner Schweisstechnik GmbH | Schweissvorrichtung mit spannbuegel sowie verfahren zur herstellung einer schweissverbindung |
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