JPH11142376A - 融着継手の融着状態診断方法及びその装置 - Google Patents

融着継手の融着状態診断方法及びその装置

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JPH11142376A
JPH11142376A JP9308993A JP30899397A JPH11142376A JP H11142376 A JPH11142376 A JP H11142376A JP 9308993 A JP9308993 A JP 9308993A JP 30899397 A JP30899397 A JP 30899397A JP H11142376 A JPH11142376 A JP H11142376A
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Japan
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fusion
joint
state
reflected wave
thickness
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Akiya Shibuya
昭哉 渋谷
Kozo Nishikawa
幸三 西川
Hideki Bai
秀樹 倍
Takashi Sagi
孝志 鷺
Motosuke Matsuzaki
元甫 松崎
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 融着継手と管との融着状態の良否を容易に判
定することができるようにする。 【解決手段】 超音波探触子１８により合成樹脂製の融
着継手１６と合成樹脂製の管１２，１４の厚さ方向に超
音波パルスを入射すると共に、それによる複数の反射波
を受信する。一方、前記反射波のうち融着継手１６と管
１２，１４の接合部に形成された融着層の一方側の界面
からの反射波による信号を通過させるゲートを超音波パ
ルスの入射後の所定時間に設定し、前記信号が前記ゲー
トを通過することで融着状態が良であると判定する。そ
して、この判定結果を融着報知部３０により報知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂製の融着
継手と合成樹脂製の管とを融着した後の融着状態を診断
する融着継手の融着状態診断方法及びその装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、地中に埋設されるガス管や水道管
等では、耐震性に優れているポリエチレン樹脂製のもの
が多用されている。このポリエチレン樹脂製の管は、接
着剤により接合することができない。そのため、２本の
管を接合するときは、図６に示すように、接合する管１
０１，１０２の各端部をポリエチレン樹脂製の筒状の融
着継手１０３内に挿入して管１０１，１０２の各端部と
融着継手１０３とを加熱し、管１０１と融着継手１０
３、及び管１０２と融着継手１０３をそれぞれ融着する
ようにしている。
【０００３】この融着継手１０３は、例えば、２本の管
１０１，１０２との融着部に対応する位置に形成された
小径の穴部１０４と、この穴部１０４の内底面に形成さ
れた円錐状の突片１０５とからなるインディケータ１０
６を備えており、このインディケータ１０６により融着
継手１０３と各管１０１，１０２との間の融着状態の良
否を判定するようになっている。すなわち、突片１０５
は、融着継手１０３の内周面側の溶融時には、溶融樹脂
の膨張により外方向に押し上げられ、溶融樹脂の硬化後
には、その位置に固定される。このため、穴部１０４内
での突片１０５の押し上げられた高さ位置を目視するこ
とで融着状態の良否を判定するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記インデ
ィケータ１０６は、融着継手１０３と管１０１，１０２
との間に溶融によって形成される融着層（融合部）界面
までの深さや融着層の厚さ等を直接確認するものではな
いため、融着継手１０３と管１０１，１０２との融着状
態を正確に判定することができない。そのため、本出願
人は、融着継手１０３の外周面又は管１０１，１０２の
内周面からその厚さ方向に超音波を入射し、それにより
得られるエコー（反射波）により、融着層界面までの深
さや融着層の厚さ等を測定することによって融着継手と
管との融着状態の良否を判定する検査方法を提案してい
る（特願平８−２８５１８８号）。
【０００５】この検査方法によれば、融着層界面までの
深さや融着層の厚さ等を検出することができるので、融
着継手の溶融状態の良否を的確に判定することが可能と
なる。ところが、上記検査方法では、反射波の波形を観
測して融着層界面までの深さや融着層の厚さ等を確認
し、その上で融着状態の良否を判定する必要があること
から検査作業には熟練が必要となる。そのため、例え
ば、管敷設の工事現場等で工事作業者等が融着状態の良
否を判定しようとする場合には困難を伴う。
【０００６】従って、本発明は、融着継手と管との融着
状態の良否を容易に判定することができる融着継手の融
着状態診断方法及びその装置を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、合成樹脂製の融着継手と合
成樹脂製の管とを融着した後の該融着継手の融着状態を
診断する方法であって、融着された前記融着継手と前記
管の厚さ方向における内部断面情報を非破壊で得る第１
のステップと、得られた前記内部断面情報に含まれる前
記融着継手と前記管との接合部に形成された融着層の厚
さに関連する情報と基準情報とを比較して融着状態の良
否を判定する第２のステップとを備えたことを特徴とし
ている。
【０００８】上記方法によれば、融着された融着継手と
管の厚さ方向における内部断面情報が非破壊で得られ
る。そして、得られた内部断面情報に含まれる融着継手
と管との接合部に形成された融着層の厚さに関連する情
報と基準情報とが比較され、融着継手における融着状態
の良否が判定される。この結果、融着継手と管との融着
状態の良否を容易に判定することができるようになる。
【０００９】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る方法において、前記第１のステップが、超音波パル
スを融着された前記融着継手と前記管の厚さ方向に入射
し、その反射波を受信するものであり、前記第２のステ
ップにおける前記融着層の厚さに関連する情報が、前記
反射波のうちの前記融着層の一方側の界面からの反射波
を受信した時間情報であることを特徴としている。
【００１０】上記方法によれば、融着された融着継手と
管の厚さ方向に超音波パルスが入射され、これにより融
着継手又は管と融着層との界面等で発生する反射波が超
音波パルスの入射面からの距離に対応した遅れ時間で受
信される結果、この受信された反射波により内部断面情
報が得られる。そして、この反射波のうちの融着層の一
方側の界面からの反射波を受信した時間情報が基準情報
と比較され、その時間情報が所定の条件を満たしている
ときに融着状態が良と判定される。
【００１１】また、請求項３に係る発明は、合成樹脂製
の融着継手と合成樹脂製の管とを融着した後の融着継手
の融着状態を診断する装置であって、融着された前記融
着継手と前記管の厚さ方向における内部断面情報を非破
壊で得る検出手段と、得られた前記内部断面情報に含ま
れる前記融着継手と前記管との接合部に形成された融着
層の厚さに関連する情報と基準情報とを比較して融着状
態の良否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とし
ている。
【００１２】上記構成によれば、融着された融着継手と
管の厚さ方向における内部断面情報が非破壊で得られ
る。そして、得られた内部断面情報に含まれる融着継手
と管との接合部に形成された融着層の厚さに関連する情
報と基準情報とが比較されて融着状態の良否が判定され
る。この結果、融着継手と管との融着状態の良否を容易
に判定することができるようになる。
【００１３】また、請求項４に係る発明は、請求項３に
係るものにおいて、前記検出手段が、超音波探触子から
前記融着継手と前記管の厚さ方向に超音波パルスを送信
すると共に、該超音波探触子により反射波を受信する送
受信回路部を備え、前記判定手段が、前記反射波のうち
の前記融着層の一方側の界面からの反射波による信号を
通過させるゲートを前記超音波パルスの送信後の所定時
間に設定するゲート設定手段と、前記ゲートを通過する
信号を検出する信号検知手段とを備えたことを特徴とし
ている。
【００１４】上記構成によれば、融着継手と管の厚さ方
向に超音波パルスが入射されると共に、融着層の界面等
で発生する反射波が超音波パルスの入射面からの距離に
対応した遅れ時間で受信される。一方、融着層の一方側
の界面からの反射波による信号を通過させるゲートが超
音波パルスの送信後の所定時間に設定され、受信された
融着層の一方側の界面からの反射波による信号がゲート
を通過したことが検出されたときに融着状態が良と判定
される。
【００１５】また、請求項５に係る発明は、請求項３又
は４に係るものにおいて、前記判定手段による判定結果
を報知する報知手段をさらに備えたことを特徴としてい
る。
【００１６】上記構成によれば、判定手段による判定結
果が報知手段により報知される。この結果、融着継手と
管との融着状態の良否を容易に判定することが可能とな
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
融着継手の融着状態診断方法が適用された診断装置の構
成を示す図で、診断装置１０を用いて２本の管１２，１
４を接合した融着継手１６の融着状態を診断するときの
状態を示している。
【００１８】診断装置１０は、超音波パルスを送信する
一方、その反射波を受信する超音波探触子１８の取り付
けられた円環状の走査部２０と、超音波探触子１８から
の超音波パルスを送信させると共に、超音波探触子１８
で受信した反射波に基づいて融着状態の良否判定を行う
装置本体２２とを備えている。
【００１９】走査部２０は、融着継手１６の外周面に着
脱可能に構成されており、超音波探触子１８先端の送波
面が融着継手１６の外周面に接触した状態で融着継手１
６の周方向及び軸心方向に沿って移動可能にされてい
る。また、超音波探触子１８先端の送波面には、その送
波面が融着継手１６の外周面に正常な姿勢で接触してい
るか否かを検出するリミットスイッチ等からなるホルダ
スイッチ１８１が設置されている。このホルダスイッチ
１８１は、超音波探触子１８が融着継手１６に正常な姿
勢で接触しているときにＯＮとなって超音波パルスの送
信を可能とする一方、傾いた姿勢で接触しているときに
ＯＦＦとなって超音波パルスの送信を不能にするように
している。
【００２０】装置本体２２は、超音波探触子１８から超
音波パルスを送信する一方、超音波探触子１８により受
信した反射波によるアナログ信号を増幅してデジタル信
号に変換する送受信回路部２４と、超音波探触子１８と
融着継手１６との間に注入されるカプラ材の不足を警告
するカプラ材警告部２６と、融着継手１６と管１２，１
４との接合部の異物の存在を報知する異物報知部２８
と、融着継手１６と管１２，１４との融着状態の良否を
報知する融着報知部３０と、融着状態の不良時に警報を
発する警報ブザー３２と、超音波探触子１８で受信され
た反射波の波形を表示する波形表示部３４と、電源スイ
ッチＰＳ、スタートボタンＳＢ、波形メモリ駆動ボタン
ＭＢ、波形表示指示ボタンＷＢが設置された操作部３６
と、装置全体の動作を制御する制御部３８とを備えてい
る。なお、装置本体２２は、バッテリー及び商用電源の
いずれでも動作可能となっている。
【００２１】図２は、診断装置１０の制御ブロックを示
す図である。この図において、制御部３８は、所定の演
算乃至制御処理を行うＣＰＵ４０と、所定の処理プログ
ラム（異物等の有無判定も含む）の記憶されているＲＯ
Ｍ４２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４４とを備
えており、上記所定の処理プログラムに従って全体の動
作が制御される。
【００２２】ＣＰＵ４０には、送受信回路部２４が接続
されている。この送受信回路部２４は、所定の周期で送
信トリガ信号を出力するトリガ信号発生部２４１と、こ
のトリガ信号発生部２４１からのトリガ信号に同期して
一定幅を有するパルス信号を出力するパルス発生部２４
２と、このパルス信号の出力期間中、高周波で励振され
て送波面から超音波パルスの送波を行う上述した超音波
探触子１８と、送受波兼用の超音波探触子１８からの受
信信号を増幅する増幅部２４３と、この増幅部２４３か
ら出力されるアナログ信号を少なくとも検波後にデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２４４とを備えてい
る。
【００２３】また、ＣＰＵ４０には、駆動回路部２６１
を介してＬＥＤ（Light Emitting Diode）等からなるカ
プラ材警告部２６が接続され、駆動回路部２８１を介し
てＬＥＤ等からなる異物報知部２８が接続されている。
また、駆動回路部３０１を介してＬＥＤ等からなる融着
報知部３０が接続され、駆動回路部３２１を介して圧電
素子等からなる警報ブザー３２が接続されている。カプ
ラ材警告部２６は、融着継手１６の外周面からの反射レ
ベルが大きいとき、超音波探触子１８の送波面における
ゼリー状のカプラ材ＣＰ（図４参照）の注入量が不足し
ていると見做してＬＥＤ等を点灯する。異物報知部２８
は、異物が検出されたときに赤色のＬＥＤ等を点灯す
る。また、融着報知部３０は、融着状態が良と判定され
たときに青色のＬＥＤ等を点灯し、融着状態が不良と判
定されたときに赤色のＬＥＤ等を点灯する。また、融着
状態が不良と判定されたときには併せて警報ブザー３２
が動作するようになっている。
【００２４】また、ＣＰＵ４０には、駆動回路部３４１
を介してＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等からなる
波形表示部３４が接続されると共に、操作部３６の各種
スイッチが接続され、波形表示指示スイッチＷＳのＯＮ
操作に応じて超音波探触子１８で受信された反射波の波
形を記憶するＲＡＭ等からなる波形メモリ４６が接続さ
れている。また、ＣＰＵ４０には、超音波探触子１８で
受信された複数の反射波のうちの所定の反射波による信
号（反射信号）のみを通過させるゲートを設定するゲー
ト設定手段４０１、このゲート設定手段４０１で設定さ
れたゲートを通過する信号を検出する信号検知手段４０
２、この信号検知手段４０２で検出された信号のレベル
と基準レベルとを比較する比較手段４０３、及びゲート
の設定移動範囲が上限値に達したか否かを判定するゲー
ト移動範囲判定手段４０４の各機能実現手段を備えてい
る。
【００２５】次に、管１２，１４と融着継手１６の融着
構造及び診断装置１０の動作原理について説明する。ま
ず、図３に示すように、融着継手１６は、ポリエチレン
樹脂、ポリブテン樹脂、ポリビニリデンフルオライド樹
脂等の熱可塑性樹脂により円筒状に形成されたもので、
長手方向中央よりも一方側（図３中の左側）の領域に埋
設された第１のヒータ部材５２と、長手方向中央よりも
他方側（図２中の右側）の領域に埋設された第２のヒー
タ部材５４とを備えている。
【００２６】これらの第１，第２のヒータ部材５２，５
４は、それぞれ融着継手１６の肉厚内の内周面寄りの位
置に導線が周方向全域に亘って網目状に配設されて形成
されたもので、電磁波が照射されることにより生じる渦
電流によって発熱し、融着継手１６の内周面側と、融着
継手１６内に挿入されるポリエチレン樹脂、ポリブテン
樹脂、ポリビニリデンフルオライド樹脂等の熱可塑性樹
脂からなる管１２，１４の外周面側とを溶融する。
【００２７】すなわち、２本の管１２，１４の端部がそ
れぞれ融着継手１６の両側から挿入された後に、第１，
第２のヒータ部材５２，５４に対して所定レベルの電磁
波が所定時間だけ照射される。これにより、第１，第２
のヒータ部材５２，５４内に渦電流が発生して第１，第
２のヒータ部材５２，５４が発熱し、融着継手１６の内
周面側と２本の管１２，１４の外周面側、すなわち、融
着継手１６と管１２，１４の接合部の各肉厚側が溶融さ
れる。
【００２８】そして、所定時間が経過して電磁波の照射
が停止されると、溶融した樹脂が次第に硬化することに
より接合部の各肉厚側に第１，第２のヒータ部材５２，
５４を取り囲むように融着層５６，５８が形成されて融
着継手１６と管１２，１４とが互いに融着され、２本の
管１２，１４が融着継手１６を介して接合される。従っ
て、融着層５６，５８の厚さにより融着継手１６の融着
状態の良否を判定することが可能となる。
【００２９】ここで、融着層５６の融着継手１６との界
面（上部界面）５６１及び融着層５６の管１２との界面
（下部界面）５６２は、第１のヒータ部材５２を境にし
て略等距離にあると見做すことができる。同様に、融着
層５８の融着継手１６との界面（上部界面）５８１及び
融着層５８の管１４との界面（下部界面）５８２は、第
２のヒータ部材５４を境にして略等距離にあると見做す
ことができる。いま、融着継手１６の外周面から第１，
第２のヒータ部材５２，５４までの距離は既知であるの
で、融着継手１６の外周面から融着層５６，５８の上部
界面５６１，５８１までの距離を求めることができれ
ば、融着層５６，５８の厚さを求めることができる。従
って、融着継手１６の外周面から融着層５６，５８の上
部界面５６１，５８１までの距離によって融着継手１６
の融着状態の良否を判定することができることになる。
【００３０】なお、同様の理由で、融着継手１６の外周
面から融着層５６，５８の下部界面５６２，５８２まで
の距離によっても融着層５６，５８の厚さを求めること
ができるので、上部界面５６１，５８１と同様に融着継
手１６の融着状態の良否を判定することが可能である。
【００３１】一方、上記融着継手１６と管１２，１４の
融着構造において、超音波探触子１８がゼリー状のカプ
ラ材ＣＰを介して融着継手１６の外周面に密着された状
態で超音波パルスを融着継手１６の厚さ方向（径方向）
に入射すると、図４（ａ）に融着層５６側のみについて
模式的に示すように、融着継手１６の外周面で反射波Ｓ
1が、融着層５６の上部界面５６１で反射波Ｓ2が、第１
のヒータ部材５２で反射波Ｓ3が、融着継手１６と管１
２との接合部で反射波Ｓ4が、融着層５６の下部界面５
６２で反射波Ｓ5が、管１２の内周面で反射波Ｓ6がそれ
ぞれ発生する。融着層５８についても、融着層５６と同
様に、融着継手１６の外周面かで反射波Ｓ1が、融着部
５８の上部界面５８１で反射波Ｓ2が、第２のヒータ部
材５４で反射波Ｓ3が、融着継手１６と管１４との接合
部で反射波Ｓ4が、融着部５８の下部界面５８２で反射
波Ｓ5が、管１４の内周面で反射波Ｓ6がそれぞれ発生す
る。なお、超音波パルスの指向幅は、第１，第２のヒー
タ部材５２，５４の導線一本が含まれる程度に設定され
ている。
【００３２】これらの反射波は、図４（ｂ）に模式的に
示すように、縦軸をレベルとし、横軸を時間とした座標
領域において反射波Ｓ1、反射波Ｓ2、反射波Ｓ3、反射
波Ｓ4、反射波Ｓ5及び反射波Ｓ6の順に得られる。すな
わち、これらの反射波Ｓ1乃至Ｓ6により融着継手１６と
管１２，１４の内部断面像（内部断面情報）が得られる
ことになる。また、超音波パルスが入射されてから各反
射波Ｓ1乃至Ｓ6が得られるまでの時間は、カプラ材ＣＰ
の層厚、融着継手１６の外周面から融着層５６，５８の
上部界面５６１，５８１までの厚さ寸法、融着層５６，
５８の厚さ寸法及び融着層５６，５８の下部界面５６
２，５８２から管１２，１４の内周面までの厚さ寸法、
並びに、カプラ材ＣＰ、融着継手１６、融着層５６，５
８及び管１２，１４内における超音波の伝搬速度によっ
て定まる。従って、カプラ材ＣＰ及び融着継手１６内の
超音波の伝搬速度は既知であるので、超音波を入射して
から融着層５６，５８の上部界面５６１，５８１からの
反射波Ｓ2を受信するまでの時間を計測すれば、融着継
手１６の外周面から上部界面５６１，５８１までの距離
を求めることができることになる。
【００３３】なお、融着継手１６の外周面からの反射波
Ｓ1のレベルにより、適量のカプラ材ＣＰが注入されて
超音波探触子１８が融着継手１６の外周面に適正に接触
しているか否かを判定することができる。すなわち、超
音波探触子１８と融着継手１６との間に適量のカプラ材
ＣＰが注入されていると、反射波Ｓ1は所定の小レベル
になるようになっている。また、本実施形態では、超音
波探触子１８が傾いた姿勢で融着継手１６に接触してい
るときはホルダスイッチ１８１がＯＦＦとなり、超音波
探触子１８から超音波パルスが送信されないようになっ
ている。そのため、反射波Ｓ1が所定レベルを超えると
きは、超音波探触子１８の接触姿勢とは区別してカプラ
材ＣＰの注入量が不足していると判断することができ
る。
【００３４】また、融着継手１６と管１２，１４との接
合部からの反射波Ｓ4のレベルにより、その接合部に砂
利、小石、ボイド（気泡）等の異物が存在しているか否
かを判定することができる。すなわち、反射波Ｓ4は、
融着継手１６と管１２，１４とが正常に融合されている
ときは発生せず、管１２，１４の融着継手１６内への嵌
合作業時等に砂利や小石等が隙間に入り込んだ場合や、
融着継手１６と管１２，１４との融合が不十分でボイド
が存在する場合等に発生するものである。そのため、融
着層５６，５８の広範囲に亘って反射波Ｓ4が検出され
た場合や、融着層５６，５８の一部で反射波Ｓ4のレベ
ルが所定値以上になった場合等は融着状態が不良である
と判断すべきであるが、融着層５６，５８の一部のみで
レベルの低い反射波Ｓ4が検出された場合は実用上支障
がないので、融着状態が良であると判断することも可能
である。
【００３５】次に、上記のように構成された本発明に係
る診断装置１０の動作の一例について、図５に示すフロ
ーチャートに基づき説明する。まず、融着継手１６の融
着状態を診断するにあたり、診断装置１０の電源スイッ
チＰＳがＯＮされる一方、超音波探触子１８の取り付け
られた円環状の走査部２０が融着層５６，５８に対応す
る融着継手１６の外周面位置（ここでは融着層５６に対
応する位置として説明する。）にセットされ、走査部２
０と融着継手１６との間にゼリー状のカプラ材が注入さ
れた後、診断を開始するためのスタートボタンＳＢがＯ
Ｎされる。
【００３６】このとき、超音波探触子１８のホルダスイ
ッチ１８１がＯＮされていると、送受信回路部２４が駆
動されて超音波探触子１８から所定の周期で超音波パル
スが継続して送信され、この超音波パルスが融着継手１
６及び管１２の厚さ方向（径方向）に入射される。そし
て、同時にゲート設定手段４０１により融着継手１６の
外周面からの反射波Ｓ1に対応する時間にゲートＧ1（図
４（ｃ））が設定される（ステップＳ１）。なお、この
ゲートは、ノイズの影響で反射波Ｓ1の信号が検出不能
とならないような小さな幅に設定されると共に、送信さ
れた超音波パルスの残響直後に設定されるようになって
いる。
【００３７】次に、信号検知手段４０２によりゲートＧ
1を通過した信号が検出されると共に、この検出された
信号のレベルと予め実験により求めた基準レベル（検出
された信号とノイズとを識別するためのレベル）とが比
較手段４０３により比較され、超音波探触子１８が融着
継手１６の外周面に適正に接触しているか否かが判定さ
れる（ステップＳ３）。すなわち、信号レベルが所定値
以下のときは、超音波探触子１８が融着継手１６の外周
面に適正に接触していると判定され、信号レベルが所定
値を超えているときは、超音波探触子１８が融着継手１
６の外周面に適正に接触していないと判定される。そし
て、適正に接触していないと判定されると（ステップＳ
３でＮＯ）、カプラ材警告部２６が駆動される（ステッ
プＳ５）。なお、これは何回分かの反射波Ｓ1が継続的
に高レベルになったとき、超音波探触子１８が融着継手
１６の外周面に適正に接触していないと判定するように
してもよい。
【００３８】超音波探触子１８が融着継手１６の外周面
に適正に接触しているときは（ステップＳ３でＹＥ
Ｓ）、ゲート設定手段４０１により融着継手１６と管１
２との接合部からの反射波Ｓ4に対応する時間にゲート
Ｇ2（図４（ｃ））が設定される（ステップＳ７）。な
お、このゲートＧ2は、ノイズの影響を受けないような
小さな幅に設定されるようになっている。また、このゲ
ートＧ2は、融着継手１６の材質及び融着状態診断時の
融着継手１６の温度を考慮して予め記憶されている超音
波の伝搬速度と、融着継手１６の外周面から融着継手１
６と管１２との接合部までの距離とに基づいて算出され
る送信時点からの遅れ時間に設定されるようになってい
る。
【００３９】次に、信号検知手段４０２によりゲートＧ
2を通過した信号が検出されると共に、この検出された
信号のレベルと予め実験的に求めた基準レベル（検出さ
れた信号とノイズとを識別するためのレベル）とが比較
手段４０３により比較され、接合部に異物が存在してい
るか否かが判定される（ステップＳ９）。すなわち、検
出された信号のレベルが例えば基準レベル以上のとき
は、接合部に異物が存在していると判定され、検出され
た信号のレベルが例えば基準レベル未満（信号が検出さ
れない場合も含む。）のときは、接合部に異物が存在し
ていないと判定される。そして、接合部に異物が存在し
ていると判定されたとき（ステップＳ９でＹＥＳ）、異
物報知部２８が駆動されて例えば赤色のＬＥＤ等が点灯
され、融着層５６に異物が存在している旨が報知される
（ステップＳ１１）。
【００４０】なお、適正な融着作業が行われている限り
は反射波Ｓ4が発生することは稀であるので、本実施形
態では、異物が存在するときでも異物報知部２８を駆動
させるだけで融着状態の良否を自動的に判定するように
はしていない。従って、融着層５６の広範囲に亘って異
物報知部２８が駆動されるときは、融着状態が不良であ
ると判定することが好ましい。また、融着層５６の一部
のみに異物が存在する場合には、反射波Ｓ4の波形を観
測する等して信号レベルを確認し、その信号レベルが所
定値以上のときは融着状態が不良であると判定すること
が好ましい。
【００４１】勿論、次のようにして融着状態の良否を自
動的に判定するようにすることも可能である。例えば、
融着層５６の予め設定した複数箇所において反射波Ｓ4
が検出されるか否かを確認する一方、その検出割合が所
定値以上であるときは融着状態が不良であると判定し、
その検出割合が所定値未満のときは融着状態が良である
と判定すればよい。そして、例えば、融着状態が良であ
るときは青色ＬＥＤを点灯し、融着状態が不良であると
きは赤色ＬＥＤを点灯する等して良否を報知すればよ
い。また、音声等の他の手段で良否を報知することもで
きる。
【００４２】次に、ステップＳ９で接合部に異物が存在
していないと判定されたとき（ステップＳ９でＮＯ）、
ゲート設定手段４０１により融着層５６の上部界面５６
１からの反射波Ｓ2に対応する時間にゲートＧ3（図４
（ｃ））が設定される（ステップＳ１３）。なお、この
ゲートは、ノイズの影響を受けないような小さな幅に設
定されるようになっている。また、このゲートＧ3は、
融着継手１６の材質及び融着状態診断時の融着継手１６
の温度を考慮して予め記憶されている超音波の伝搬速度
と、融着状態が良であると判定できる融着継手１６の外
周面から融着層５６の上部界面５６１までの距離とに基
づいて算出される送信時点からの遅れ時間に設定される
ようになっている。すなわち、このゲートＧ3は、融着
層５６の上部界面５６１が融着継手１６の外周面から所
定距離にあるか否かを判定するための基準情報となるも
のである。
【００４３】そして、信号検知手段４０２によりゲート
Ｇ3を通過した信号が検出されると共に、この検出され
た信号のレベルと予め実験的に求めた基準レベル（検出
された信号とノイズとを識別するためのレベル）とが比
較手段４０３により比較され、融着層５６の上部界面５
６１が融着継手１６の外周面から所定距離にあるか否か
が判定される（ステップＳ１５）。すなわち、検出され
た信号のレベルが基準レベル以上のとき（ステップＳ１
５でＹＥＳ）、融着部５６の上部界面５６１が融着継手
１６外周面から所定距離にあることになるので、融着報
知部３０が駆動されて融着状態が良である旨が報知され
る（ステップＳ１７）。
【００４４】一方、検出された信号のレベルが基準レベ
ル未満（信号が検出されない場合も含む）のときは（ス
テップＳ１５でＮＯ）、ゲート移動範囲判定手段４０３
によりゲートの移動範囲が上限値か否かが判定される
（ステップＳ１９）。そして、上限でないときは（ステ
ップＳ１９でＮＯ）、反射波Ｓ2に対応するゲートＧ3が
融着継手１６の外周面側に対応する時間に移動して設定
変更され（ステップＳ２１）、再び信号検知手段４０２
によりゲートＧ3を通過した信号が検出されると共に、
この検出された信号のレベルと基準レベルとが比較手段
４０３により比較され、融着層５６の上部界面５６１が
融着継手１６の外周面から所定距離にあるか否かが判定
される。
【００４５】そして、上部界面５６１が融着継手１６外
周面から所定距離にあると判定されると、融着報知部３
０が駆動されて融着状態が良である旨が報知される。こ
のようにゲートＧ3の位置を設定変更する必要があるの
は、環境条件の変動により融着層５６の厚さが変動する
ことがあるため、最初に設定したゲート位置（ゲートの
初期設定位置）で反射波Ｓ2の信号が検出できるとは限
らないためである。
【００４６】ステップＳ１９でゲートＧ3の設定変更が
行われても所定レベルの信号が検出されないときは、ゲ
ートの移動範囲が予め設定した上限値に達するまでゲー
トＧ3の設定変更が繰り返し実行され、ゲートの移動範
囲が上限値に達したとき（ステップＳ１９でＹＥＳ）、
融着報知部３０が駆動されて融着状態が不良である旨が
報知される（ステップＳ２３）。すなわち、ゲートの移
動範囲が上限値に達しても信号が検出できないときは、
融着層５６の厚さが融着状態が良であると判定し得る値
に達していないことになるからである。
【００４７】なお、本実施形態では、ゲートの初期設定
位置で所定レベルの信号が検出されないときにゲートを
融着継手１６の外周面側に対応する時間に移動して設定
変更するようにしているので、ゲートの初期設定位置は
融着層５６の厚さが融着状態が良であると判断できる最
小値に対応する時間に設定されることになる。ただし、
ゲートの初期設定位置を融着層５６の厚さが融着状態が
良であると判断できる最大値に対応する時間に設定した
ときは、ゲート位置を融着継手１６の内周面側に対応す
る時間に移動して設定変更するようにすればよい。
【００４８】上記のようにして最初に走査部２０をセッ
トした箇所の融着状態の診断が終了すると、走査部２０
を融着継手１６の融着層５６に対応する外周面位置の周
方向及び長手方向に沿って順次移動させ、上記と同様に
して各箇所での融着状態の診断を実施し、総合的に融着
継手１６の融着状態の良否が判定されることになる。な
お、反射波Ｓ2の信号を検出するためのゲートＧ3を上記
のように設定変更するのは、ゲート幅を狭くして反射波
Ｓ2とノイズとの識別を可能とするためであるが、ノイ
ズが微小な場合等ではゲート幅を広げることによって１
回のゲート設定で信号を検出するようにすることも可能
である。また、各反射波Ｓ1乃至Ｓ6の信号検出は、複数
回の超音波パルスの送信に基づいて複数回繰り返して実
行され、平均化処理された信号により判定処理が行われ
る。
【００４９】融着層５６について融着良好と判断された
ときは、引き続いて融着層５８について上記と同様にし
て融着状態の診断が行われることになる。融着層５６が
融着不良と判断されたときは、融着層５８が融着良好と
判断されても総合的には融着不良となるので、融着層５
８については融着状態の診断を行う必要はない。
【００５０】なお、波形表示部３４に反射波波形を表示
しようとするときは、融着状態の診断を開始する前に操
作部３６の波形メモリ駆動ボタンＭＢをＯＮすることに
より、波形メモリ４６を作動させ、反射波の波形を送信
タイミングに同期させて一旦記憶させる。そして、融着
状態の診断を終了した後に波形表示指示ボタンＷＢをＯ
Ｎすることにより、波形メモリ４６から反射波の波形が
読み出されて波形表示部３４に波形が表示される。これ
によって、融着状態の診断作業終了後に診断結果の再確
認を行うことが可能となる。勿論、融着状態の診断途中
で反射波の波形を表示するようにすることも可能であ
る。また、ＣＰＵ４０にプリンタを接続することによ
り、波形メモリ４６から反射波の波形を読み出して記録
紙にプリントすることも可能である。さらに、波形メモ
リ４６から読み出した反射波の波形等を通信回線等を介
して管理拠点等に送信することも可能である。
【００５１】本発明は、上記のように融着状態の判定結
果が報知手段により報知されるようになっているので、
その良否を容易に判定することができるが、以下に述べ
るような種々の変形が可能である。
【００５２】（１）上記実施形態では、融着継手１６の
外周面から超音波パルスを入射して融着層５６，５８の
上部界面５６１，５８１からの反射波Ｓ2を検出するこ
とにより融着状態の良否を判定するようにしているが、
融着層５６，５８の下部界面５６２，５８２の反射波Ｓ
5を検出することにより融着状態の良否を判定するよう
にしてもよい。なお、融着層５６，５８の上部界面５６
１，５８１からの反射波Ｓ2を検出する場合は、融着継
手１６の外周面からの距離が近いことから反射波Ｓ5を
検出する場合に比べてノイズ等の影響を受けにくいとい
う利点があるが、反射波Ｓ5を検出する場合でも融着状
態の良否を的確に判定することが可能である。
【００５３】（２）上記実施形態では、超音波パルスを
融着継手１６の外周面から厚み方向に入射して融着層５
６，５８の上部界面５６１，５８１からの反射波Ｓ2を
検出することにより融着状態の良否を判定するようにし
ているが、管１２，１４の内部に超音波探触子１８を挿
入可能な場合は、管１２，１４の内周面から厚み方向に
超音波パルスを入射して融着層５６，５８の下部界面５
６２，５８２からの反射波（反射波Ｓ2に相当する反射
波）を検出することにより融着状態の良否を判定するよ
うにしてもよい。勿論、上部界面５６１，５８１からの
反射波（反射波Ｓ5に相当する反射波）を検出すること
により判定することも可能である。このように、管１
２，１４の内周面から超音波パルスを入射する場合は、
管１２，１４内の超音波の伝搬速度を記憶させておけば
よい。また、走査部２０の形状を管１２，１４の内周面
に適合するようにしておけばよい。また、超音波探触子
１８を直接手で把持して管１２，１４の内周面に接触さ
せるようにしてもよい。融着継手１６の外周面から超音
波パルスを入射する場合でも、超音波探触子１８を直接
手で保持して融着継手１６の外周面に接触させることも
できる。
【００５４】（３）上記実施形態では、融着層５６，５
８の上部界面５６１，５８１からの反射波Ｓ2を検出す
ることにより融着状態の良否を判定するようにしている
が、上部界面５６１，５８１からの反射波Ｓ2と下部界
面５６２，５８２からの反射波Ｓ5とを検出し、超音波
パルスを入射してから反射波Ｓ2，Ｓ5を受信するまでの
時間等から融着層５６，５８の厚さを算出して融着状態
の良否を判定するようにしてもよい。この場合、例え
ば、算出した融着層５６，５８の厚さを基準厚さ（基準
情報）と比較し、算出した厚さが基準厚さ以上の場合は
融着状態が良であると判定し、基準厚さに満たない場合
は融着状態が不良であると判定すればよい。この場合
は、ＣＰＵ４０に、融着層５６，５８の厚さを算出する
手段、算出した厚さと基準厚さとを比較して融着状態の
良否を判定する手段等の機能実現手段を備えるようにし
ておけばよい。このように融着層５６，５８の厚さを算
出する場合でも、超音波パルスを管１２，１４の内周面
から入射することも可能である。
【００５５】（４）上記実施形態では、融着層５６，５
８の上部界面５６１，５８１からの反射波Ｓ2を検出す
ることにより融着状態の良否を判定するようにしている
が、上部界面５６１，５８１からの反射波Ｓ2と第１，
第２のヒータ部材５２，５４からの反射波Ｓ3とをそれ
ぞれ検出し、超音波パルスを入射してから反射波Ｓ2，
Ｓ3を受信するまでの時間等から上部界面５６１，５８
１と第１，第２のヒータ部材５２，５４間の厚さを算出
して融着状態の良否を判定するようにしてもよい。この
場合、例えば、算出した厚さを基準厚さ（基準情報）と
比較し、算出した厚さが基準厚さ以上の場合は融着状態
が良であると判定し、基準厚さに満たない場合は融着状
態が不良であると判定すればよい。この場合は、ＣＰＵ
４０に、上部界面５６１，５８１と第１，第２のヒータ
部材５２，５４間の厚さを算出する手段、算出した厚さ
と基準厚さとを比較して融着状態の良否を判定する手段
等の機能実現手段を備えるようにしておけばよい。
【００５６】また、第１，第２のヒータ部材５２，５４
からの反射波Ｓ3と下部界面５６２，５８２からの反射
波Ｓ5とをそれぞれ検出し、超音波パルスを入射してか
ら反射波Ｓ3，Ｓ5を受信するまでの時間等から第１，第
２のヒータ部材５２，５４と下部界面５６２，５８２間
の厚さを算出して融着状態の良否を判定することもでき
る。この場合も、例えば、算出した厚さを基準厚さと比
較し、算出した厚さが基準厚さ以上の場合は融着状態が
良であると判定し、基準厚さに満たない場合は融着状態
が不良であると判定すればよい。この場合、ＣＰＵ４０
に、第１，第２のヒータ部材５２，５４と下部界面５６
２，５８２間の厚さを算出する手段、算出した厚さと基
準厚さとを比較して融着状態の良否を判定する手段等の
機能実現手段を備えるようにしておけばよい。このよう
に融着層５６，５８の上部界面５６１，５８１又は下部
界面５６２，５８２と第１，第２のヒータ部材５２，５
４間の厚さを算出する場合でも、超音波パルスを管１
２，１４の内周面から入射するようにしてもよい。
【００５７】（５）上記実施形態では、融着継手１６の
厚さが変わると、融着層５６，５８の上部界面５６１，
５８１又は下部界面５６２，５８２の融着継手１６外周
面からの距離が異なるため、融着継手１６の厚さに対応
して反射波を検出するためのゲートの初期設定位置を変
更する必要がある。そのため、診断装置１０に融着継手
１６の厚さに対応してゲートの初期設定位置を変更する
切換えスイッチ等の切換え手段を設けておくと、融着継
手１６の径方向サイズが変わる等して融着継手１６の厚
さが変わった場合でも融着状態の的確な診断が可能とな
る。なお、管１２，１４の内周面から超音波パルスを入
射する場合には、管１２，１４の厚さに対応してゲート
の初期設定位置を変更する切換え手段を設けておけばよ
い。すなわち、切換え手段をＣＰＵ４０に接続してお
き、融着継手１６又は管１２，１４の厚さに対応して切
り換えたとき、ゲート設定手段４０１によりゲートの初
期設定位置が融着継手１６又は管１２，１４の厚さに対
応して設定されるようにしておけばよい。
【００５８】（６）上記実施形態では、融着継手１６や
管１２，１４内の超音波の伝搬速度がその材質及びその
温度を考慮して予め記憶されているが、切換えスイッチ
等の切換え手段を設けて融着継手１６や管１２，１４の
材質及び診断時の融着継手１６や管１２，１４の温度に
応じた最適値の伝搬速度に設定できるようにすることも
可能である。これにより、ゲートを最適位置に設定する
ことが可能となる。また、融着継手１６や管１４，１６
の温度又は融着継手１６や管１４，１６の周囲温度を検
出する温度センサを設けておき、この温度センサから出
力されるデータに基づいて伝搬速度を自動的に補正する
ようにすることも可能である。これにより、ゲートの位
置が計算式等に基づいて連続的に算出され、常に最適位
置に設定可能となる。
【００５９】（７）上記実施形態では、診断装置１０
は、管１２，１４の端部を内側に挿入させて融着するよ
うにした融着継手１６の融着状態を診断するようにして
いるが、管１２，１４の端部の内側に挿入して融着する
ようにした融着継手１６についても上記と同様にして融
着状態を診断することが可能である。
【００６０】（８）上記実施形態では、診断装置１０
は、電磁波を照射することにより生じる渦電流により発
熱する第１，第２のヒータ部材５２，５４を備えた融着
継手１６の融着状態を診断するようにしているが、印加
された外部電圧により流れる電流によって発熱するヒー
タ部材を備えた融着継手１６や、予め融着継手と管の周
面を溶融状態にした後に両者を嵌合して融着するように
した融着継手１６等についても上記と同様にして融着状
態を診断することが可能である。
【００６１】（９）上記実施形態では、超音波パルスに
よる反射波を受信して融着状態の良否を判定するように
しているが、例えば、Ｘ線や核磁気共鳴等を利用して融
着継手１６と管１２，１４の内部断面像（内部断面情
報）を得、この得た内部断面像に含まれる情報と基準情
報とを比較して融着状態の良否を判定することも可能で
ある。例えば、Ｘ線を利用する場合、微量のＸ線を融着
継手１６の外周面又は管１２，１４の内周面から厚さ方
向に照射し、透過したＸ線を写真フィルムに感光させて
得た写真フィルム面の濃淡等により融着層５６，５８の
厚さを検出する一方、その厚さと基準厚さ（基準情報）
とを比較し、検出した厚さが基準厚さ以上の場合は融着
状態が良であると判定し、基準厚さに満たない場合は融
着状態が不良であると判定すればよい。
【００６２】要は、超音波やＸ線等を利用して融着層５
６，５８の厚さに関連する情報（融着層５６，５８の厚
さ、融着継手１６の外周面から融着層５６，５８の上部
界面５６１，５８１までの距離、融着継手１６の外周面
から融着層５６，５８の下部界面５６２，５８２までの
距離、管１２，１４の内周面から融着層５６，５８の下
部界面５６２，５８２までの距離、管１２，１４の内周
面から融着層５６，５８の上部界面５６１，５８１まで
の距離等に関連する情報）を得ると共に、その得た情報
と基準情報（融着状態が良であると判定できる融着層５
６，５８の厚さ、融着継手１６の外周面から融着層５
６，５８の上部界面５６１，５８１までの距離、融着継
手１６の外周面から融着層５６，５８の下部界面５６
２，５８２までの距離、管１２，１４の内周面から融着
層５６，５８の下部界面５６２，５８２までの距離、管
１２，１４の内周面から融着層５６，５８の上部界面５
６１，５８１までの距離等に関連する情報）とを比較し
て融着状態の良否を判定し、その判定結果に応じて融着
状態の良否を報知するようになっておればよい。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び２の
発明によれば、融着された融着継手と管の厚さ方向にお
ける内部断面情報を非破壊で得る第１のステップと、得
られた内部断面情報に含まれる融着継手と管との接合部
に形成された融着層の厚さに関連する情報と基準情報と
を比較して融着状態の良否を判定する第２のステップと
を備えているので、融着継手と管との融着状態の良否を
容易に判定することができる。
【００６４】また、請求項３及び４の発明によれば、融
着された融着継手と管の厚さ方向における内部断面情報
を非破壊で得る検出手段と、得られた内部断面情報に含
まれる融着継手と管との接合部に形成された融着層の厚
さに関連する情報と基準情報とを比較して融着状態の良
否を判定する判定手段とを備えているので、融着継手と
管との融着状態の良否を容易に判定することができる装
置を実現することが可能となる。
【００６５】また、請求項５の発明によれば、判定手段
による判定結果を報知する報知手段をさらに備えている
ので、報知手段による報知結果を確認するだけで融着継
手と管との融着状態の良否を容易に判定することができ
る装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る融着継手の溶融状態診
断方法が適用された診断装置の外観斜視図である。
【図２】図１に示す診断装置の制御ブロック図である。
【図３】融着継手と管との融着構造を説明する断面図で
ある。
【図４】融着継手の厚さ方向に超音波パルスを入射した
ときに得られる複数の反射波と各反射波の反射部位との
関係を模式的に示す図で、（ａ）は融着継手と管の縦断
面図、（ｂ）は反射波波形図、（ｃ）はゲートの設定状
態を示す図である。
【図５】図１に示す診断装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。
【図６】従来例の融着継手の構造を説明する外観斜視図
である。
【符号の説明】
１０ 診断装置 １２，１４ 管 １６ 融着継手 １８ 超音波探触子（検出手段） ２０ 走査部 ２２ 装置本体 ２４ 送受信回路部（検出手段） ２６ カプラ材警告部 ２８ 異物報知部（報知手段） ３０ 融着報知部（報知手段） ３２ 警報ブザー ３４ 波形表示部 ５２ 第１のヒータ部材 ５４ 第２のヒータ部材 ５６，５８ 融着層 ４０１ ゲート設定手段（判定手段） ４０２ 信号検知手段（判定手段） ４０３ 比較手段 ４０４ ゲート移動範囲判定手段 ５６１，５８１ 融着層の上部界面 ５６２，５８２ 融着層の下部界面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷺 孝志 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タビニルパイプ工場内 (72)発明者 松崎 元甫 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タビニルパイプ工場内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合成樹脂製の融着継手と合成樹脂製の管
    とを融着した後の該融着継手の融着状態を診断する方法
    であって、融着された前記融着継手と前記管の厚さ方向
    における内部断面情報を非破壊で得る第１のステップ
    と、得られた前記内部断面情報に含まれる前記融着継手
    と前記管との接合部に形成された融着層の厚さに関連す
    る情報と基準情報とを比較して融着状態の良否を判定す
    る第２のステップとを備えたことを特徴とする融着継手
    の融着状態診断方法。
  2. 【請求項２】 前記第１のステップは、超音波パルスを
    融着された前記融着継手と前記管の厚さ方向に入射し、
    その反射波を受信するものであり、前記第２のステップ
    における前記融着層の厚さに関連する情報は、前記反射
    波のうちの前記融着層の一方側の界面からの反射波を受
    信した時間情報であることを特徴とする請求項１記載の
    融着継手の融着状態診断方法。
  3. 【請求項３】 合成樹脂製の融着継手と合成樹脂製の管
    とを融着した後の融着継手の融着状態を診断する装置で
    あって、融着された前記融着継手と前記管の厚さ方向に
    おける内部断面情報を非破壊で得る検出手段と、得られ
    た前記内部断面情報に含まれる前記融着継手と前記管と
    の接合部に形成された融着層の厚さに関連する情報と基
    準情報とを比較して融着状態の良否を判定する判定手段
    とを備えたことを特徴とする融着継手の融着状態診断装
    置。
  4. 【請求項４】 前記検出手段は、超音波探触子から前記
    融着継手及び前記管の厚さ方向に超音波パルスを入射す
    ると共に、該超音波探触子により反射波を受信する送受
    信回路部を備え、前記判定手段は、前記反射波のうちの
    前記融着層の一方側の界面からの反射波による信号を通
    過させるゲートを前記超音波パルスの入射後の所定時間
    に設定するゲート設定手段と、前記ゲートを通過する信
    号を検出する信号検知手段とを備えたことを特徴とする
    請求項３記載の融着継手の融着状態診断装置。
  5. 【請求項５】 請求項３又は４記載の融着継手の融着状
    態診断装置において、前記判定手段による判定結果を報
    知する報知手段をさらに備えたことを特徴とする融着継
    手の融着状態診断装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002040004A (ja) * 2000-07-27 2002-02-06 Hitachi Metals Ltd 樹脂管融着部の融着不良検出方法
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EP3299147A1 (de) * 2016-09-23 2018-03-28 Friatec Aktiengesellschaft Verfahren zur zerstörungsfreien prüfung einer schweissnaht, die mithilfe der heizwendelschweisstechnik ausgebildet worden ist, und eine entsprechende anordnung

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