JPH09280469A - 電気溶着装置 - Google Patents

電気溶着装置

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JPH09280469A
JPH09280469A JP9698696A JP9698696A JPH09280469A JP H09280469 A JPH09280469 A JP H09280469A JP 9698696 A JP9698696 A JP 9698696A JP 9698696 A JP9698696 A JP 9698696A JP H09280469 A JPH09280469 A JP H09280469A
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JP
Japan
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welding
data
energization
heating wire
temperature
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JP9698696A
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English (en)
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Kazuhisa Ariyoshi
和久 有吉
Sumio Matsuno
純雄 松野
Keisuke Asakura
啓介 朝倉
Tsuneo Ikushima
恒雄 生島
Shinichi Hata
慎一 秦
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RETSUKISU KOGYO KK
Mitsubishi Plastics Inc
Sekisui Chemical Co Ltd
Rex Industries Co Ltd
Original Assignee
RETSUKISU KOGYO KK
Mitsubishi Plastics Inc
Sekisui Chemical Co Ltd
Rex Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】温度センサや圧力センサを別に設けることなく
正確な温度管理を行って、最適な溶着条件で高品質の溶
着作業ができる電気溶着装置を提供する。 【解決手段】継手８に表記されたバーコード９に予め記
録された溶着完了温度データと電熱コイル８ａの抵抗温
度特性データとをスキャナー２で読み取り、これらのデ
ータからＣＰＵ３で溶着完了電流データを算出すると共
に、計測部４で通電時の電熱コイル８ａの電流を計測し
て電流データを得、この電流データが溶着完了電流デー
タを満たすか否かをＣＰＵ３で判定し、満たしたときに
は通電停止信号を溶着電源部７に出力して通電を停止さ
せることによって、最適な溶着を実施できるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂製部材ど
うしを加熱溶着する電気溶着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】２本の熱可塑性樹脂管（以下、プラスチ
ック管）を突き合わせ、それを連結する部材として、エ
レクトロフュージョン継手と呼ばれる熱可塑性樹脂製の
溶着継手（以下、継手）が用いられていた。この継手
は、その内部に電熱線が埋め込まれており、電気溶着装
置によってこの電熱線に通電し、この継手とプラスチッ
ク管との界面及びその近傍が加熱溶融されることによっ
て、プラスチック管の端部と継手とを溶着一体化できる
ようになっている。その溶着一体化工程は、溶着すべき
プラスチック管と継手の材質と形状（大きさ）に基づい
て、最適な溶着条件で行われなければならない。
【０００３】この最適な溶着条件を実現するために、従
来の電気溶着装置においては、たとえば、特開昭６３−
１６０８２２号公報に開示されたように、前記電熱線に
供給する電力の大きさを制御するためのバーコード（デ
ータ）を継手ごとに取り付け、読み取り装置でそれを読
み取り、それに基づいて電熱線を加熱していた。同様の
技術は、特開昭６３−１７３１０６号公報にも開示され
ている。上記バーコードには、電力を制御する情報コー
ドとして例えば、メーカー名，継手部材の種類（材
質），サイズ，標準印加電圧，標準通電時間等が記録さ
れている。
【０００４】これらの電気溶着装置においては、溶着作
業の完了をふつう、以下に示す方法で判断していた。す
なわち、 １．バーコードに記された最適加熱時間が経過したと
き。 ２．継手の溶融樹脂温度を測定する温度センサを別に設
け、そこからの入力値が所定値になったとき。 ３．継手の溶融樹脂圧力を測定する圧力センサを別に設
け、そこからの入力値が所定値になったとき。 の、３つの方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法に
おいては、下記の問題点があった。すなわち、１の方法
では、工事現場の環境温度や、継手の電熱線の抵抗のば
らつきなどで溶着完了状態にばらつきがでる。２の方法
では、溶着装置に継手の温度の状態を調べる温度センサ
を設ける必要があり、しかも、普通はこのセンサが、コ
ネクタ接続部に組み込まれて、コネクタ接続部の温度、
すなわち継手の外周面の温度を計ることになるので、周
囲の環境（外気温・風等）の影響を受けやすく、溶着面
そのものの温度を正確には測ることができない。また、
測定対象の継手は品種ごとに肉厚が違うので、温度補正
も正確にはできない。３の方法では、溶着装置に継手の
圧力の状態を調べる圧力センサを設ける必要があり、し
かも、普通はこのセンサが、接続コネクタに組み込まれ
ていて、継手の外周面と内周面（溶着面）とを連通する
孔にセットされて、融けだす樹脂の圧力を測定している
ので、肉厚が異なる場合の継手の溶着面の正確な圧力測
定はできない。また、通電完了後も樹脂が冷えて固まる
までの一定時間は、このセンサの付いたコネクタを外す
ことができず、非能率的である。の３つの点である。
【０００６】本発明は、上記の問題点にかんがみて提案
されたもので、温度センサや圧力センサを別に設けるこ
となく正確な温度管理を行って、最適な溶着条件で高品
質の溶着作業ができる電気溶着装置を提供することを目
的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の電気溶着装置においては、合成樹脂製部
材に設けられた電熱線に通電し、電熱線の発熱によって
この合成樹脂製部材と別の合成樹脂製部材とをその界面
で溶着するようになっている電気溶着装置であって、通
電する電熱線を備えた合成樹脂製部材に設けられたデー
タ記録部に予め記録された溶着完了温度データと電熱線
の抵抗温度特性データとを読み取る読み取り手段と、前
記溶着完了温度データと前記電熱線の抵抗温度特性デー
タとから溶着完了条件を決定する溶着完了条件決定手段
と、通電時の電熱線の印加電圧及び／又は電流を計測し
て計測データを得る計測手段と、前記計測データが前記
溶着完了条件を満たすか否かを判定して満たしたときに
は通電停止信号を出力する判定手段と、通電停止信号が
出力されたとき電熱線への通電を停止する制御手段と、
を備えた。
【０００８】また、請求項２の電気溶着装置において
は、請求項１に記載の電気溶着装置の読み取り手段はデ
ータ記録部に記録された最大通電時間データをも読み取
る読み取り手段であって、通電開始からの経過時間を計
測する時間計測手段と、最大通電時間データに基づく最
大通電時間と前記経過時間とを比較して最大通電時間よ
り経過時間が大きくなったときに通電停止信号を出力す
る比較手段と、を備えた。
【０００９】上記構成において、合成樹脂製部材として
は、通常、配管材を接続する継手を意味するが、配管部
材や棒状や板状の部材でも構わない。また、合成樹脂製
部材の材質は、特に限定されないが、例えば、ポリエチ
レン・ポリプロピレン・ポリ塩化ビニル等が挙げられ
る。また、データ記録部としては、バーコードが好適に
用いられるが、点字や数字などの記号，図形等で表示し
てもよい。その表示も、合成樹脂製部材表面に直接印刷
しても、印刷されたシールを張りつけたものでも、穴を
あけて磁気データを埋め込んだものであっても構わな
い。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の最良の実施の形態
を、図面に基づいて、詳細に説明する。図１は本発明に
係る電気溶着装置のブロック図，図２は図１の電気溶着
装置の動作のフローチャートを表している。
【００１１】図１において、本発明に用いられる継手８
の内部には、連結すべきパイプ６・６と継手８とを加熱
して界面及びその近傍を溶かすコイル状の電熱コイル８
ａが埋め込まれている。継手８の表面に張りつけられた
バーコード９には、継手８とパイプ６・６の溶着条件を
最適にするための溶着データが書き込まれている。溶着
データは、ニクロム線で形成された電熱コイル８ａの０
°Ｃにおける抵抗データＡ，同じく電熱コイル８ａの温
度係数データＢ，電熱コイル８ａへの最大通電時間デー
タＣ，熱伝達補正データＤ，溶着完了温度データＥの５
つのデータから構成されている。熱伝達補正データＤ
は、継手の材質の熱伝導率や電熱コイルの埋設深さによ
って、実際の溶着面（継手内周面）の温度が電熱コイル
自体の温度より低くなることを補正するデータである。
溶着完了温度データＥは継手８の材質によって決定され
るデータである。
【００１２】電気溶着装置は、装置本体１とバーコード
スキャナ２とコネクタ７ａとを備えている。さらに装置
本体１は、ＣＰＵ３と計測部４とタイマー５と溶着電源
部７とを備えている。前記電熱コイル８ａへは、接続ケ
ーブル，コネクタ７ａを介して、溶着電源部７から電力
が供給されるようになっている。バーコードスキャナ２
は、バーコード９の溶着データを読み取り、それをＣＰ
Ｕ３に出力するようになっている。計測部４は、コネク
タ７ａに取り付けられたＣＴ（カレントトランス）４ａ
が検出した電流を、電流データに変換してＣＰＵ３に送
るようになっている。タイマー５は、ＣＰＵ３からの信
号でカウントを開始して溶着作業開始からの経過時間を
計測するようになっている。溶着電源部７は、出力電圧
が固定されている定電圧電源である。制御プログラムと
メモリーを内蔵したＣＰＵ３は、与えられた溶着データ
を基に溶着完了条件を決定する決定機能と、計測データ
が溶着完了条件を満たすか否かを判定する判定機能と、
最大通電時間と前記経過時間とを比較する比較機能とを
有している。
【００１３】ここで、バーコードスキャナ２が読み取り
手段に、ＣＰＵ３の決定機能が溶着完了条件決定手段
に，ＣＰＵ３の判定機能が判定手段に，ＣＰＵ３の比較
機能が比較手段に，計測部４が計測手段に，タイマー５
が時間計測手段に，溶着電源部７が制御手段に、継手８
とパイプ６が合成樹脂製部材に，電熱コイル８ａが電熱
線に，バーコード９がデータ記録部に対応している。
【００１４】次に、継手８の溶着データの各々のデータ
に具体的な数字を代入して、継手の溶着面の温度を推定
する原理を説明する。ここで溶着データは、 ・０°Ｃにおける抵抗データＡ──１０．０オーム ・温度係数データＢ──＋０．０００３オーム／°Ｃ ・最大通電時間データＣ──３００秒 ・熱伝達補正データＤ──＋１０°Ｃ ・溶着完了温度データＥ──３００°Ｃ とする。また、溶着電源部７の出力電圧（電熱コイル８
ａへの印加電圧）は、７５Ｖに定電圧制御されている。
先ず、継手８とパイプ６・６の成形樹脂が完全に溶着す
る溶着完了温度は３００°Ｃなので、電熱コイル８ａの
溶着完了温度Ｔは、 Ｔ＝Ｅ＋Ｄ＝３００＋１０＝３１０（°Ｃ）─── となる。電熱コイル８ａの温度が３１０°Ｃのときの抵
抗Ｒは、 Ｒ＝Ａ×（１＋Ｂ×Ｔ）─── と、表せる。式に上記データＡ，Ｂ，Ｔを代入する
と、 Ｒ＝１０．０×（１＋０．０００３×３１０） ＝１０．０×（１＋０．０９３） ＝１０．９３（オーム）─── と、なる。このとき、電熱コイル８ａに流れる電流Ｉ
は、オームの法則より、 Ｉ＝７５／Ｒ─── と表せ、この式にの数値を代入すると、 Ｉ＝７５／１０．９３ ＝６．８６２（アンペア）─── つまり、電流が６．８６２アンペアになったときに、電
熱コイル８ａの温度は３１０°Ｃと推定できる。この推
定値は工事現場の環境温度に影響されることがなく、ま
た、電熱コイル８ａ自体の温度を計ることになるので、
温度補正もする必要がない。更に、電熱コイル８ａに流
れる電流は、ＣＴ４ａ等で簡単に計れるので、継手８に
測定具取り付け用の加工をする必要もない。
【００１５】次に、図２のフローチャートを用いて、電
気溶着装置の一連の動作と電熱コイルの温度測定動作の
説明をする。溶着作業に当たって先ず、溶着する一方の
パイプ６の外周端部を継手８の半ばまで挿入した後、も
う一方のパイプ６の端部も反対方向から継手８に挿入
し、端部同士を突き合わせる。次に、溶着電源部７から
出ているコネクタケーブルの先端のコネクタ７ａを、継
手８の電熱コイル８ａの端子に接続する。電気溶着装置
の電源が投入された後、継手８に張りつけられたバーコ
ード９の溶着データを、バーコードスキャナ２によって
読み込ませ、ＣＰＵ３に出力する。溶着データはＣＰＵ
３内蔵のメモリーに一時記憶される（ステップＳ１）。
次にＣＰＵ３で、制御プログラムに基づいて熱伝達補正
データＤと溶着完了温度データＥとから、前記の溶着
完了温度が計算される（ステップＳ２）。続いてＣＰＵ
３で、の溶着完了温度と抵抗データＡと温度係数デー
タＢとが式に代入されて、の溶着完了電流値が算出
され、これが溶着完了温度に対応する溶着完了電流デー
タとして、ＣＰＵ３のメモリーに記憶される（ステップ
Ｓ３）。この工程が終了すれば、ＣＰＵ３からスタート
信号が出力され、溶着電源部７から電熱コイル８ａに通
電されると同時にタイマー５がカウントを開始する（ス
テップＳ４）。ステップＳ２及びＳ３が溶着完了条件決
定手段に該当する。ここでは、溶着完了電流データを満
たすことが、溶着完了条件である。
【００１６】次に、計測部４が電熱コイル８ａに流れる
電流を測定し（ステップＳ５）、その電流データがＣＰ
Ｕ３に送られる。ＣＰＵ３では、この電流データが前記
溶着完了電流データを満たしているか判定される（ステ
ップＳ６）。電流データが溶着完了電流データを満足し
ていれば、ステップＳ８に進み、ＣＰＵ３から通電停止
信号が溶着電源部７に出力され、溶着電源部７は電力供
給を停止し、溶着作業が終了する。ここで、ステップＳ
６が判定手段に対応している。ステップＳ６で、電流デ
ータが溶着完了電流データを満足しないと判定されれ
ば、次にステップＳ７に進む。ここでは、タイマー５に
よって計測されている経過時間が、データＣの最大通電
時間より小さければ、ステップＳ５まで戻り、再び電流
測定を行う。タイマー５の経過時間が最大通電時間より
大きくなれば、ステップＳ８に進み、ＣＰＵ３から通電
停止信号が溶着電源部７に出力され、溶着電源部７は電
力供給を停止する。ここで、ステップＳ７が比較手段に
該当する。
【００１７】本発明にかかる電気溶着装置は、上記の実
施の形態に限定されない。例えば、上記のように溶着電
源部７の出力電圧を定圧化せずに、コネクタ７ａの電圧
と電流の２つのデータを同時に計測し、計測部４でその
２つのデータをもとに算出して、電熱コイル８ａのその
時々の抵抗データを求め、その値が溶着完了温度に対応
する溶着完了抵抗データを満足するかを判定させてもよ
い。また、溶着完了温度に対応する溶着完了電流データ
に代わって、溶着完了抵抗データを算出し（上記例では
１０．９３オーム）、計測した電圧及び電流から求めた
抵抗データがそれを満足するかで溶着完了を検出しても
よい。上記いずれの場合も、溶着完了抵抗データが溶着
完了条件に相当し、計測して算出した抵抗データが計測
データに相当している。なお、この場合はＣＰＵによっ
て抵抗データが算出されるので、計測手段にＣＰＵも含
まれる。また、計測したその時々の電流データからその
時点での抵抗値を算出し、更に電熱コイルの抵抗温度特
性からその時の溶着面の温度データを算出し、その温度
データを溶着完了温度に対応する溶着完了温度データと
比較して、溶着完了を検出してもよい。このときは、溶
着完了温度データが溶着完了条件に相当し、計測して算
出した温度データが計測データに相当している。なお、
この場合はＣＰＵによって温度データが算出されるの
で、計測手段にＣＰＵも含まれる。
【００１８】
【発明の効果】請求項１に係る電気溶着装置によれば、
通電時の電熱線の印加電圧及び／又は電流を計測して得
た計測データが、溶着完了温度データと電熱線の抵抗温
度特性データとから決定された最適の溶着完了条件を、
満足するか否かを判定手段で判定し、その結果で電熱線
への通電を停止するので、最適な溶着条件で高品質の溶
着作業を終えることができる。また、請求項２に係る電
気溶着装置によれば、データを演算する部分に障害が発
生したときでも、データ記録部の最大通電時間データに
基づく最大通電時間で通電が停止されるので、合成樹脂
製部材の溶けすぎによる溶着失敗を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気溶着装置のブロック図であ
る。
【図２】図１の電気溶着装置のフローチャートである。
【符号の説明】
１ 装置本体 ２ バーコードスキャナー（読み取り手段） ３ ＣＰＵ（溶着完了条件決定手段，判定手段，比較手
段） ４ 計測部（計測手段） ５ タイマー（時間計測手段） ６ パイプ（合成樹脂製部材） ７ 溶着電源部（制御手段） ７ａ コネクタ ８ 継手（合成樹脂製部材） ８ａ 電熱コイル（電熱線） ９ バーコード（データ記録部）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松野 純雄 神奈川県平塚市真土2480番地 三菱樹脂株 式会社平塚工場内 (72)発明者 朝倉 啓介 神奈川県平塚市真土2480番地 三菱樹脂株 式会社平塚工場内 (72)発明者 生島 恒雄 東大阪市菱屋東１−９−３ レッキス工業 株式会社内 (72)発明者 秦 慎一 東大阪市菱屋東１−９−３ レッキス工業 株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】合成樹脂製部材に設けられた電熱線に通電
    し、電熱線の発熱によってこの合成樹脂製部材と別の合
    成樹脂製部材とをその界面で溶着するようになっている
    電気溶着装置であって、 通電する電熱線を備えた合成樹脂製部材に設けられたデ
    ータ記録部に予め記録された溶着完了温度データと電熱
    線の抵抗温度特性データとを読み取る読み取り手段と、
    前記溶着完了温度データと前記電熱線の抵抗温度特性デ
    ータとから溶着完了条件を決定する溶着完了条件決定手
    段と、通電時の電熱線の印加電圧及び／又は電流を計測
    して計測データを得る計測手段と、前記計測データが前
    記溶着完了条件を満たすか否かを判定して満たしたとき
    には通電停止信号を出力する判定手段と、通電停止信号
    が出力されたとき電熱線への通電を停止する制御手段
    と、を備えたことを特徴とする電気溶着装置。
  2. 【請求項２】読み取り手段はデータ記録部に記録された
    最大通電時間データをも読み取る読み取り手段であっ
    て、通電開始からの経過時間を計測する時間計測手段
    と、最大通電時間データに基づく最大通電時間と前記経
    過時間とを比較して最大通電時間より経過時間が大きく
    なったときに通電停止信号を出力する比較手段と、を備
    えたことを特徴とする請求項１に記載の電気溶着装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113878880A (zh) * 2021-09-14 2022-01-04 浙江大学 一种智能电熔焊接温度控制方法及装置

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