JPH11142377A

JPH11142377A - 融着部の異物検出方法及びその装置

Info

Publication number: JPH11142377A
Application number: JP9308994A
Authority: JP
Inventors: Akiya Shibuya; 昭哉渋谷; Hideki Bai; 秀樹倍
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】融着継手と管との融着部における異物の有無
を容易に検出することができるようにする。【解決手段】合成樹脂製の融着継手１２と合成樹脂製
の管１４，１６との接合面が溶融されることにより形成
される融着部の異物の有無を検出する方法において、融
着継手１２の外周面又は管１４，１６の内周面、若しく
は管１４，１６の外周面又は融着継手１２の内周面に超
音波探触子１８を接触させて超音波パルスを入射し、管
１４，１６の内周面又は融着継手１２の外周面、若しく
は融着継手１２の内周面又は管１４，１６の外周面から
の反射波の信号を検出するステップと、検出された信号
のレベルと予め設定されている基準レベルとを比較して
異物の有無を判別するステップと、判別結果に応じて異
物の有無を報知するステップとを備える。

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の接合面が溶融することにより
形成された融着部の異物検出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
否を判別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別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部の界面までの深
さや融着部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との融着状態を必ず
しも正確に判断できるとは限らない。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、融着部界面までの深
さや融着部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別する検査方法を提案してい
る（特願平８−２８５１８８号）。

【０００５】この検査方法では、融着部界面までの深さ
や融着部の厚さ等を検出するので、融着継手の溶融状態
の良否を的確に判別することが可能となる。一方、融着
継手と管との接合面が溶融されることにより形成された
融着部に砂利、小石、ボイド（気泡）等の異物が存在し
ていると好ましくないので、融着部における砂利、小
石、ボイド（気泡）等の異物の有無を判別できると好都
合である。

【０００６】従って、本発明は、融着継手と管との接合
面が溶融されることにより形成される融着部の異物の有
無を容易に検出することができる融着部の異物検出方法
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
成樹脂製の管との接合面が溶融されることにより形成さ
れる融着部における異物の有無を検出する方法であっ
て、前記融着継手と前記管との接合面とは反対の面の一
方の面から一定レベルの超音波パルスを入射するステッ
プと、該入射面からみて最遠位置となる周面からの反射
波を検出するステップと、検出された信号のレベルと基
準レベルとを比較して異物の有無を判別するステップと
を備えたことを特徴としている。

【０００８】上記方法によれば、融着継手内に管の端部
が接合されて融着された融着構造の場合には、融着継手
の外周面又は管の内周面から超音波パルスが入射され、
管の内周面又は融着継手の外周面からの反射波が検出さ
れる。また、管の端部内に融着継手が接合されて融着さ
れた融着構造の場合には、管の外周面又は融着継手の内
周面から超音波パルスが入射され、融着継手の内周面又
は管の外周面からの反射波が検出される。そして、検出
された信号のレベルと基準レベルとが比較され、検出さ
れた信号のレベルが基準レベルに満たない場合（又は、
基準レベル以下の場合）は融着部に異物が存在している
と判別され、検出された信号のレベルが基準レベルを満
たしている場合（又は、基準レベルを超える場合）は異
物が存在していないと判別される。

【０００９】また、請求項２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の接合面が溶融されるこ
とにより形成される融着部における異物の有無を検出す
る装置であって、前記融着継手と前記管との接合面とは
反対の面の一方の面に向けて一定レベルの超音波パルス
を送信する送信手段と、前記超音波パルスによる反射波
を受信する受信手段と、受信した信号中から前記送信面
からみて最遠位置となる周面からの反射波の信号を検出
する検出手段と、検出された信号のレベルと基準レベル
とを比較して異物の有無を判別する判別手段とを備えた
ことを特徴としている。

【００１０】上記構成によれば、融着継手内に管の端部
が接合されて融着された融着構造の場合には、送信手段
により融着継手の外周面又は管の内周面に向けて超音波
パルスが送信されると共に、受信手段により超音波パル
スによる反射波が受信され、検出手段により受信した信
号中から管の内周面又は融着継手の外周面からの反射波
の信号が検出される。また、管の端部内に融着継手が接
合されて融着された融着構造の場合には、送信手段によ
り管の外周面又は融着継手の内周面から超音波パルスが
送信されると共に、受信手段により超音波パルスによる
反射波が受信され、検出手段により受信した信号中から
融着継手の内周面又は管の外周面からの反射波の信号が
検出される。そして、判別手段により検出された信号の
レベルと基準レベルとが比較され、検出された信号のレ
ベルが基準レベルに満たない場合は融着部に異物が存在
していると判別され、検出された信号のレベルが基準レ
ベルを満たしている場合は異物が存在していないと判別
される。

【００１１】また、請求項３に係る発明は、請求項２に
係るものにおいて、前記異物の有無の判別結果に応じた
報知を行う報知手段をさらに備えたことを特徴としてい
る。

【００１２】上記構成によれば、異物の有無の判別結果
に応じて異物の有無が光や音などの報知手段により報知
される。この結果、融着部の異物の有無を容易に確認す
ることが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
融着部の異物検出方法が適用された異物検出装置の構成
を示す図で、融着継手１２と管１４，１６との接合面が
溶融されて形成された融着部の異物を異物検出装置１０
を用いて検出するときの状態を示している。

【００１４】異物検出装置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
から超音波パルスを送信させると共に、超音波探触子１
８で受信した反射波に基づいて融着継手１２と管１４，
１６との接合面が溶融されて形成された融着部の異物の
有無を判別する装置本体２２とを備えている。

【００１５】走査部２０は、融着継手１２の外周面に着
脱可能に構成されており、超音波探触子１８先端の送信
面が融着継手１２の外周面に接触した状態で融着継手１
２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先端の送信面には、その送
信面が融着継手１２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１２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。

【００１６】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１２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１２と管１４，１
６の融着部の異物の有無を報知する異物報知部２８と、
異物が検出されたときに警報を発する警報ブザー３０
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３２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３４と、装置全体の動作を
制御する制御部３６とを備えている。なお、装置本体２
２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。

【００１７】図２は、異物検出装置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３６は、所定
の演算乃至制御処理を行うＣＰＵ３８と、所定の処理プ
ログラム（異物有無判別も含む）の記憶されているＲＯ
Ｍ４０と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４２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。

【００１８】ＣＰＵ３８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。なお、超音波探触子１８、トリガ信号発生部２４１
及びパルス発生部２４２から送信手段が構成される一
方、超音波探触子１８、増幅部２４３及びＡ／Ｄコンバ
ータ２４４から受信手段が構成される。

【００１９】また、ＣＰＵ３８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、駆動回
路部３０１を介して圧電素子等からなる警報ブザー３０
が接続されている。カプラ材警告部２６は、融着継手１
２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、異物が検出されないときに
は青色のＬＥＤ等を点灯し、異物が検出されたときには
赤色のＬＥＤ等を点灯する。また、異物が検出されたと
きには併せて警報ブザー３０が動作するようになってい
る。

【００２０】また、ＣＰＵ３８には、駆動回路部３２１
を介してＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等からなる
波形表示部３２が接続されると共に、操作部３４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４４が接続さ
れている。また、ＣＰＵ３８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管１４，１６の内周面
から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３８１、このゲート設
定手段３８１で設定されたゲートを通過する信号を検出
する信号検出手段３８２、及び、この信号検出手段３８
２で検出された信号のレベルと基準レベルとを比較して
異物の有無を判別する判別手段３８３の各機能実現手段
を備えている。なお、ゲート設定手段３８１及び信号検
出手段３８２により、受信した複数の信号中から管１
４，１６の内周面からの信号を検出する検出手段が構成
される。

【００２１】次に、融着継手１２と管１４，１６の融着
構造及び異物検出装置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１２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。

【００２２】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１２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１２の内周面側と、融着
継手１２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１４，１６の外周面側とを溶融する。

【００２３】すなわち、２本の管１４，１６の端部がそ
れぞれ融着継手１２の両側から内部に挿入された後に、
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
１２の内周面側と２本の管１４，１６の外周面側、すな
わち、融着継手１２と管１４，１６との接合面の各肉厚
側が溶融される。

【００２４】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
より接合面の各肉厚側に第１，第２のヒータ部材５２，
５４を取り囲むように融着部５６，５８が形成されて融
着継手１２と管１４，１６とが互いに融着され、２本の
管１４，１６が融着継手１２を介して接合される。従っ
て、管１４，１６の端部を融着継手１２内に挿入すると
きに隙間に砂利や小石等の異物が入り込むと、その異物
が融着部５６，５８内に封じ込まれることになる。ま
た、融着継手１２や管１４，１６が変形する等して接合
面に不要な隙間が形成されていたり、接合面の融着が不
十分であったりすると、融着部５６，５８内にボイド
（気泡）が封じ込まれる場合がある。

【００２５】一方、上記の融着継手１２と管１４，１６
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１２の外周面に密着された
状態で超音波パルスが融着継手１２の厚さ方向（径方
向）に入射されると、図４（ａ）に融着部５６側のみに
ついて模式的に示すように、融着継手１２の外周面で反
射波Ｓ₁が、融着部５６の上部界面５６１で反射波Ｓ
₂が、第１のヒータ部材５２で反射波Ｓ₃が、融着継手１
２と管１４との接合面で反射波Ｓ₄が、融着部５６の下
部界面５６２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。融着部５８についても、融着
部５６と同様に、融着継手１２の外周面で反射波Ｓ
₁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１２と管１
６との接合面で反射波Ｓ₄が、融着部５８の下部界面５
８２で反射波Ｓ₅が、管１６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。

【００２６】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。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１２の外周面から融着部５６，５８の上部界面５６
１，５８１までの厚さ寸法、融着部５６，５８の厚さ寸
法及び融着部５６，５８の下部界面５６２，５８２から
管１４，１６の内周面までの厚さ寸法、並びにカプラ材
ＣＰ、融着継手１２、融着部５６，５８及び管１４，１
６内における超音波の伝搬速度によって定まる。

【００２７】ここで、超音波探触子１８における受信エ
ネルギーの総和ΣＥは、ΣＥ＝Ｅ₆（反射波Ｓ₆のエネル
ギー）＋Ｅ₃（反射波Ｓ₃のエネルギー）＋Ｅ₄（反射波
Ｓ₄のエネルギー）＋ｅ（減衰波、及びその他のエネル
ギーの和）と表すことができる。この式において、Σ
Ｅ、Ｅ₃、及びｅは融着継手１２と管１４，１６の径等
の種類ごとに予め実験的に求めておくことができるた
め、Ｅ₆を計測すればＥ₄の有無（すなわち、異物の有
無）を検出することができることになる。すなわち、融
着部５６，５８に異物が存在しているときは反射波Ｓ₄
が生じるため、その分だけ反射波Ｓ₆の信号レベル（エ
ネルギーＥ₆）が小さくなる結果、反射波Ｓ₆の信号レベ
ルを計測することによって異物の有無を検出することが
できる。

【００２８】なお、反射波Ｓ₄は、異物が小さい場合に
はその信号レベルが低いことからノイズとの識別が困難
となって直接検出できない場合があるが、反射波Ｓ
₆は、音響インピーダンスの差が大きい合成樹脂と空気
との界面で発生するものであることから比較的大きなレ
ベルを有しており、容易に検出することができる。従っ
て、反射波Ｓ₆を用いることで、小レベルである異物の
有無を容易に検出することができることになる。

【００２９】また、融着継手１２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１２の外周面に適正に接触
しているか否かを判別することができる。すなわち、超
音波探触子１８と融着継手１２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１２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。

【００３０】次に、上記のように構成された本発明に係
る異物検出装置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、融着部の異物
を検出するにあたり、異物検出装置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が融着部５６，５８に対応する
融着継手１２の外周面位置（ここでは融着部５６に対応
する位置として説明する。）にセットされ、走査部２０
と融着継手１２との間にゼリー状のカプラ材が注入され
た後、検出を開始するためのスタートボタンＳＢがＯＮ
される。

【００３１】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
２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３８１により融着継手１２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。

【００３２】次に、信号検出手段３８２によりゲートを
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とが判別手段
３８３により比較され、超音波探触子１８が融着継手１
２の外周面に適正に接触しているか否かが判別される
（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１２の外周面に
適正に接触していると判別され、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１２の
外周面に適正に接触していないと判別される。そして、
適正に接触していないと判別されると（ステップＳ３で
ＮＯ）、カプラ材警告部２６が駆動される（ステップＳ
５）。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１２
の外周面に適正に接触していないと判別するようにして
もよい。

【００３３】一方、超音波探触子１８が融着継手１２の
外周面に適正に接触しているときは（ステップＳ３でＹ
ＥＳ）、ゲート設定手段３８１により管１４，１６の内
周面からの反射波Ｓ₆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、このゲートは、融着継
手１２及び管１４の材質、並びに異物検出時の融着継手
１２及び管１４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１２の外周面から管１４の
内周面までの距離（の２倍）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。

【００３４】次いで、信号検出手段３８２によりゲート
Ｇ₂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設定された基準レベルとが判別手
段３８３により比較され、融着部５６の異物の有無が判
別される（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未満のときは、融着部５６
に異物が存在していると判別され、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、融着部５６に異
物が存在していないと判別される。

【００３５】そして、異物が存在していると判別された
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、融着部５６に
異物が存在している旨が報知される（ステップＳ１
１）。また、融着部５６に異物が存在していないと判別
されたとき（ステップＳ９でＮＯ）、異物報知部２８が
駆動されて例えば青色のＬＥＤ等が点灯され、融着部５
６に異物が存在しない旨が報知される（ステップＳ１
３）。

【００３６】このようにして最初に走査部２０をセット
した箇所の異物検出作業が終了すると、走査部２０を融
着継手１２の融着部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
各箇所での異物検出作業を実施し、総合的に融着良否が
判断されることになる。また、各反射波の信号検出は、
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
て実施され、平均化処理された信号により判別処理が行
われる。融着部５６について融着良好と判断されたとき
は、引き続いて融着部５８について上記と同様にして異
物検出が行われることになる。融着部５６が融着不良と
判断されたときは、融着部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、融着部５８について
は異物検出を行う必要はない。

【００３７】なお、融着部５６又は５８に異物が存在し
ていても必ずしも融着不良とする必要はない。例えば、
融着部５６又は５８の広範囲に亘って異物が存在する場
合は融着不良とすべきであるが、融着部５６又は５８の
一部のみに異物が存在する場合はその異物のサイズに応
じて良否を決めるようにしてもよい。すなわち、融着部
５６又は５８の一部のみに異物が存在する場合、反射波
Ｓ₆の波形を観測する等して信号レベルを確認し、信号
レベルが所定値未満のときは大きな異物が存在している
可能性が高いことから融着不良とすべきであるが、信号
レベルが所定値以上のときは小さな異物しか存在してい
ないことから実用上は問題がないとして融着良好とする
ことも可能である。

【００３８】また、本実施形態では、異物の有無による
融着良否の判断は測定作業者等が行うようになっている
が、次のようにして融着良否を自動的に判別するように
することも可能である。例えば、融着部５６，５８の予
め設定した複数箇所において異物の検出を行い、異物の
検出割合が所定値以上となったときは融着不良と判別
し、異物の検出割合が所定値未満のときは融着良好と判
別すればよい。そして、ＣＰＵ３８に融着良否報知部を
接続しておき、例えば、融着良好のときは青色のＬＥＤ
等を点灯し、融着不良のときは赤色のＬＥＤ等を点灯す
ることにより良否を報知するようにすればよい。また、
ＬＥＤ等の点灯に代えて音声等の他の手段で融着良否を
報知することもできる。

【００３９】また、波形表示部３２に反射波の波形を表
示しようとするときは、異物検出作業を開始する前に操
作部３４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４４を作動させて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、異
物検出作業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４４から反射波の波形が
読み出されて波形表示部３２に表示される。これによ
り、異物検出作業終了後に検出結果の再確認を行うこと
が可能となる。勿論、異物の検出作業途中で反射波の波
形を表示するようにすることも可能である。また、ＣＰ
Ｕ３８にプリンタを接続することにより、波形メモリ４
４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４４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。

【００４０】本発明は、上記のように比較的検出の容易
な管１４，１６の内周面からの反射波Ｓ₆の信号レベル
により融着部５６，５８の異物を検出するようにしてい
るので、融着部５６，５８の異物の有無を容易に判別す
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。

【００４１】（１）上記実施形態では、ゲート設定手段
３８１、信号検出手段３８２及び判別手段３８３を設け
て異物の有無を自動的に判別するようにしているが、測
定作業者等が波形表示部３２により反射波Ｓ₆の波形を
直接観測する等して信号レベルを読み取り、その読み取
った値と基準レベルとを比較し（すなわち、反射波Ｓ₆
の信号レベルが基準レベル以上か否かを波形表示部３２
の目盛等から読み取り）、その結果によって異物の有無
を判別するようにしてもよい。このようにする場合は、
ゲート設定手段３８１、信号検出手段３８２及び判別手
段３８３は必ずしも必要としない。

【００４２】（２）上記実施形態では、超音波パルスを
融着継手１２の外周面から厚み方向に入射し、管１４，
１６の内周面からの反射波Ｓ₆の信号レベルにより融着
部５６，５８の異物を検出するようにしているが、管１
４，１６の内部に超音波探触子１８を挿入可能な場合
は、管１４，１６の内周面から厚み方向に超音波パルス
を入射し、融着継手１２の外周面からの反射波（反射波
Ｓ₆に相当する反射波）の信号レベルにより融着部５
６，５８の異物を検出することも可能である。この場
合、走査部２０の形状を管１４，１６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１４，１６の内周面に接触させるよう
にしてもよい。融着継手１２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を直接手で把持
して融着継手１２の外周面に接触させるようにすること
もできる。

【００４３】（３）上記実施形態では、径方向サイズが
変更される等して融着継手１２又は管１４，１６の厚さ
が変わると、融着継手１２の外周面から管１４，１６の
内周面までの距離が変わるため、融着継手１２又は管１
４，１６の厚さに対応して反射波Ｓ₆（又は反射波Ｓ₆に
相当する反射波）を検出するためのゲートＧ₂の設定位
置を変更する必要がある。そのため、異物検出装置１０
に融着継手１２及び管１４，１６の厚さに対応してゲー
トＧ₂の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、径方向サイズが変更される等して
融着継手１２又は管１４，１６の厚さが変わった場合で
も融着部の異物の検出が可能となる。

【００４４】すなわち、切換え手段をＣＰＵ３８に接続
しておき、融着継手１２又は管１４，１６の厚さに対応
して切り換えたとき、ゲート設定手段３８１によりゲー
トＧ₂が融着継手１２又は管１４，１６の厚さに対応し
て設定されるようにしておけばよい。また、融着継手１
２及び管１４，１６に厚さ等のデータをバーコードで表
示しておき、このバーコードを読み取って自動的にデー
タがＣＰＵ３８に取り込まれるようにすることも可能で
ある。同様にして、融着継手１２及び管１４，１６の材
質（音響インピーダンス）に対応してゲートＧ₂の設定
位置を変更できるようにしておくことも可能である。

【００４５】（４）上記実施形態では、融着継手１２や
管１４，１６内の超音波の伝搬速度が材質及び異物検出
時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１２や管１４，１
６の材質及び異物検出時の実際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Ｇ₂が最適の位置に設定可能となる。ま
た、融着継手１２や管１４，１６の温度又は融着継手１
２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
き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Ｇ₂の位置が計算式等に基づ
いて連続的に算出され、最適の位置に設定可能となる。

【００４６】（５）上記実施形態では、異物検出装置１
０は、管１４，１６の端部を融着継手１２の内側に挿入
させて融着してなる融着部５６，５８の異物を検出する
ようにしているが、融着継手１２を管１４，１６の端部
の内側に挿入して融着してなる融着部についても上記と
同様にして異物を検出することが可能である。この場
合、超音波パルスを管１４，１６の外周面から厚み方向
に入射し、融着継手１２の内周面からの反射波（反射波
Ｓ₆に相当する反射波）の信号レベルにより融着部の異
物を検出するようにすればよい。また、融着継手１２の
内部に超音波探触子１８を挿入可能な場合は、融着継手
１２の内周面から厚み方向に超音波パルスを入射し、管
１４，１６の外周面からの反射波（反射波Ｓ₆に相当す
る反射波）の信号レベルにより融着部の異物を検出する
ようにしてもよい。

【００４７】（６）上記実施形態では、異物検出装置１
０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１２と管１４，１６の融着部の異物を検出するよ
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１２と管
１４，１６との融着部や、予め融着継手１２と管１４，
１６の周面を溶融状態にした後に両者を嵌合して融着し
た融着部等についても上記と同様にして異物を検出する
ことが可能である。

【００４８】（７）上記実施形態では、検出された信号
レベルと比較することにより異物の有無を判別する基準
レベルは、径方向サイズ等によって定まる融着継手１２
及び管１４，１６の厚さに対応して予めメモリに記憶さ
せているが、例えば、融着部５６，５８の複数箇所の反
射波Ｓ₆の信号レベルを一旦メモリに記憶させ、この複
数の信号レベルのうちの最も大きな値等を基準レベルと
して使用し、この基準レベルと一旦メモリに記憶させた
信号レベルとを比較して異物の有無を判別するようにす
ることも可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、融着継手と管との接合面とは反対の面の一方の
面から一定レベルの超音波パルスを入射するステップ
と、該入射面からみて最遠位置となる周面からの反射波
を検出するステップと、検出された信号のレベルと基準
レベルとを比較して異物の有無を判別するステップとを
備えているので、融着継手と管との接合面が溶融される
ことにより形成される融着部の異物の有無を容易に検出
することができる。また、異物の有無の判別結果に応じ
た報知を行うステップをさらに備えていると、異物の有
無を容易に確認することができる。

【００５０】また、請求項２又は３の発明によれば、融
着継手と管との接合面とは反対の面の一方の面に向けて
一定レベルの超音波パルスを送信する送信手段と、超音
波パルスによる反射波を受信する受信手段と、受信した
信号中から送信面からみて最遠位置となる周面からの反
射波の信号を検出する検出手段と、検出された信号のレ
ベルと基準レベルとを比較して異物の有無を判別する判
別手段とを備えているので、融着継手と管との接合面が
溶融されることにより形成される融着部の異物の有無を
容易に検出することのできる装置が実現可能となる。ま
た、異物の有無の判別結果に応じた報知を行う報知手段
をさらに備えていると、異物の有無を容易に確認するこ
とのできる装置が実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る融着部の異物検出方法
が適用された異物検出装置の外観斜視図である。

【図２】図１に示す異物検出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）は融着継手と管の要部縦断面図、
（ｂ）は反射波の波形図、（ｃ）はゲートの設定状態を
示す図である。

【図５】図１に示す異物検出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異物検出装置１２融着継手１４，１６管１８超音波探触子２０走査部２２装置本体２４送受信回路部２６カプラ材警告部２８異物報知部３０警報ブザー３２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融着部３８１ゲート設定手段３８２信号検出手段３８３判別手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂製の融着継手と合成樹脂製の管
との接合面が溶融されることにより形成される融着部に
おける異物の有無を検出する方法であって、前記融着継
手と前記管との接合面とは反対の面の一方の面から一定
レベルの超音波パルスを入射するステップと、該入射面
からみて最遠位置となる周面からの反射波を検出するス
テップと、検出された信号のレベルと基準レベルとを比
較して異物の有無を判別するステップとを備えたことを
特徴とする融着部の異物検出方法。
【請求項２】合成樹脂製の融着継手と合成樹脂製の管
との接合面が溶融されることにより形成される融着部に
おける異物の有無を検出する装置であって、前記融着継
手と前記管との接合面とは反対の面の一方の面に向けて
一定レベルの超音波パルスを送信する送信手段と、前記
超音波パルスによる反射波を受信する受信手段と、受信
した信号中から前記送信面からみて最遠位置となる周面
からの反射波の信号を検出する検出手段と、検出された
信号のレベルと基準レベルとを比較して異物の有無を判
別する判別手段とを備えたことを特徴とする融着部の異
物検出装置。
【請求項３】請求項２記載の融着部の異物検出装置に
おいて、前記異物の有無の判別結果に応じた報知を行う
報知手段をさらに備えたことを特徴とする融着部の異物
検出装置。