JPH11291352A - 熱可塑性プラスチック管の接合装置 - Google Patents
熱可塑性プラスチック管の接合装置Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 工事現場等において実用でき、しかも短時間
で容易かつ良好な接合を可能にする熱可塑性プラスチッ
ク管の接合装置を得ること。 【解決手段】 １対の熱可塑性プラスチック管を同一軸
心で保持するクランプ４，５と、これらのクランプで保
持された１対の熱可塑性プラスチック管１０，１１の接
合端面を加圧接触させるサーボモータ等からなる加圧手
段２，３，１４とに加えて、軸部８ａとクランク部８ｂ
を有しこれらの軸部８ａとクランク部８ｂの軸心が偏心
してなるクランク軸８と、クランク軸８に回転を与える
ための振動駆動モータ６と、クランク軸８のクランク部
８ｂに取り付けられたベアリング９と、熱可塑性プラス
チック管の端部を保持するクランプであって、ベアリン
グ９の外周と一体に形成されてベアリング９と連動して
動くオービタル振動クランプ１３とを有するオービタル
振動発生手段を備える。
で容易かつ良好な接合を可能にする熱可塑性プラスチッ
ク管の接合装置を得ること。 【解決手段】 １対の熱可塑性プラスチック管を同一軸
心で保持するクランプ４，５と、これらのクランプで保
持された１対の熱可塑性プラスチック管１０，１１の接
合端面を加圧接触させるサーボモータ等からなる加圧手
段２，３，１４とに加えて、軸部８ａとクランク部８ｂ
を有しこれらの軸部８ａとクランク部８ｂの軸心が偏心
してなるクランク軸８と、クランク軸８に回転を与える
ための振動駆動モータ６と、クランク軸８のクランク部
８ｂに取り付けられたベアリング９と、熱可塑性プラス
チック管の端部を保持するクランプであって、ベアリン
グ９の外周と一体に形成されてベアリング９と連動して
動くオービタル振動クランプ１３とを有するオービタル
振動発生手段を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動摩擦を利用し
て熱可塑性プラスチック管を接合する接合装置に関する
ものである。
て熱可塑性プラスチック管を接合する接合装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、熱可塑性プラスチックであるポリ
エチレン管がガス管や水道管に多く用いられるようにな
ってきている。これはポリエチレン管が耐食性の点です
ぐれているとともに、伸び特性が大きく、耐震性配管と
しても優れているためである。この様な状況から熱可塑
性プラスチック管の接合を、より効率よくしかも確実に
行う方法や装置に対する要望が高まっている。
エチレン管がガス管や水道管に多く用いられるようにな
ってきている。これはポリエチレン管が耐食性の点です
ぐれているとともに、伸び特性が大きく、耐震性配管と
しても優れているためである。この様な状況から熱可塑
性プラスチック管の接合を、より効率よくしかも確実に
行う方法や装置に対する要望が高まっている。
【０００３】従来のポリエチレン管の接合方法として
は、平板状の加熱板（ホットプレート）を用いるバット
融着法や、ソケットを用いるソケット融着法等が使用さ
れている。バット融着法は管径より大きな断面積を持つ
高温に加熱された加熱板により接合する管の端部をそれ
ぞれ加熱し、その後、加熱板を取り除いて接合する管の
端面を突き合わせて、加圧融着する方法である。また、
ソケット融着法ではソケットの形状に見合った形状を持
つ加熱板を使用して上記バット融着接合と同様に融着さ
せる方法と、ソケット内部にニクロム線等の電気発熱体
ワイヤを埋め込んだ継手を使用し、その電気発熱体ワイ
ヤに電流を流して管外面とソケット内面を加熱して融着
する方法が代表的な方法として使用されている。
は、平板状の加熱板（ホットプレート）を用いるバット
融着法や、ソケットを用いるソケット融着法等が使用さ
れている。バット融着法は管径より大きな断面積を持つ
高温に加熱された加熱板により接合する管の端部をそれ
ぞれ加熱し、その後、加熱板を取り除いて接合する管の
端面を突き合わせて、加圧融着する方法である。また、
ソケット融着法ではソケットの形状に見合った形状を持
つ加熱板を使用して上記バット融着接合と同様に融着さ
せる方法と、ソケット内部にニクロム線等の電気発熱体
ワイヤを埋め込んだ継手を使用し、その電気発熱体ワイ
ヤに電流を流して管外面とソケット内面を加熱して融着
する方法が代表的な方法として使用されている。
【０００４】さらに、上記のような加熱板や電気発熱体
を使用せずに、プラスチック管の接合面を押しつけなが
ら互いに逆方向に回転させて生じた回転摩擦熱により、
プラスチック管を突き合わせる接合法が、例えば特公平
２−１３６１９号公報や特公平６３−３９４１５号公報
等に開示されている。特公平２−１３６１９号公報に示
された技術は、回転摩擦を利用してバリ取り除去を要せ
ずに接合継手を得るものである。また、特公昭６３−３
９４１５号公報は、プラスチック管部材の前側端部に回
転摩擦圧接する事により、ソケット端末部分の形状をプ
ラスチック管の直径に限定されないようにするととも
に、成形の容易化を図るものである。
を使用せずに、プラスチック管の接合面を押しつけなが
ら互いに逆方向に回転させて生じた回転摩擦熱により、
プラスチック管を突き合わせる接合法が、例えば特公平
２−１３６１９号公報や特公平６３−３９４１５号公報
等に開示されている。特公平２−１３６１９号公報に示
された技術は、回転摩擦を利用してバリ取り除去を要せ
ずに接合継手を得るものである。また、特公昭６３−３
９４１５号公報は、プラスチック管部材の前側端部に回
転摩擦圧接する事により、ソケット端末部分の形状をプ
ラスチック管の直径に限定されないようにするととも
に、成形の容易化を図るものである。
【０００５】一方、特開昭６２−３５８３０号公報にお
いては、キャップ付支柱の製造方法について提案されて
いる。この方法は合成樹脂成形品よりなるキャップの凹
所に支柱本体の端部を差込み、支柱本体の外皮とキャッ
プとを相対回転することにより、特別な加熱装置を使わ
ずに、支柱本体の外皮とキャップとを必要箇所のみ熱融
着することを可能にしたものである。また、特開昭６２
−２４８２３６号公報においては、異径熱可塑性プラス
チック管の摩擦熱による接合方法が示されている。この
他、特開平０２−２４８２３６号（特公平５−３６２２
５号）公報においても、プラスチック材同士の摩擦熱を
利用した接合法が提案されている。
いては、キャップ付支柱の製造方法について提案されて
いる。この方法は合成樹脂成形品よりなるキャップの凹
所に支柱本体の端部を差込み、支柱本体の外皮とキャッ
プとを相対回転することにより、特別な加熱装置を使わ
ずに、支柱本体の外皮とキャップとを必要箇所のみ熱融
着することを可能にしたものである。また、特開昭６２
−２４８２３６号公報においては、異径熱可塑性プラス
チック管の摩擦熱による接合方法が示されている。この
他、特開平０２−２４８２３６号（特公平５−３６２２
５号）公報においても、プラスチック材同士の摩擦熱を
利用した接合法が提案されている。
【０００６】さらに、本発明者らは、直線振動を与えて
摩擦熱を生じさせ、プラスチック管を接合する基本技術
を既に提案し、特願平７−１９６６５号、特願平７−２
４０５２２号、特願平８−６８９８９号により特許出願
している。
摩擦熱を生じさせ、プラスチック管を接合する基本技術
を既に提案し、特願平７−１９６６５号、特願平７−２
４０５２２号、特願平８−６８９８９号により特許出願
している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような加熱板を
使用したバット融着法やソケット融着法は、加熱板を繰
り返して使用するために、加熱板に付着した汚れが、管
端面に付着し、接合面は不純物を含んだ状態になって接
合欠陥が生じやすかった。また、加熱板を電熱で加熱す
る場合に、通電を始めてから管が接合されるまでに約７
００秒程度と時間がかかり、作業効率が悪いという欠点
があった。さらに、ソケット内部にニクロム線等の電気
発熱体ワイヤを埋め込んだ継手を使用する場合には、管
を接合する度に発熱体ワイヤを入れたソケットを用意す
る必要があるとともに、多数のソケットを準備しなけれ
ばならず、経済性の点で問題があった。その上、通電を
開始してから管が接合するまでに、約１７００秒程度の
時間を要するため、多数の管を接合する場合には作業性
の点からも問題があった。
使用したバット融着法やソケット融着法は、加熱板を繰
り返して使用するために、加熱板に付着した汚れが、管
端面に付着し、接合面は不純物を含んだ状態になって接
合欠陥が生じやすかった。また、加熱板を電熱で加熱す
る場合に、通電を始めてから管が接合されるまでに約７
００秒程度と時間がかかり、作業効率が悪いという欠点
があった。さらに、ソケット内部にニクロム線等の電気
発熱体ワイヤを埋め込んだ継手を使用する場合には、管
を接合する度に発熱体ワイヤを入れたソケットを用意す
る必要があるとともに、多数のソケットを準備しなけれ
ばならず、経済性の点で問題があった。その上、通電を
開始してから管が接合するまでに、約１７００秒程度の
時間を要するため、多数の管を接合する場合には作業性
の点からも問題があった。
【０００８】また、回転摩擦により、生じた熱を利用し
て管を突き合わせ接合する、たとえば特公平０２−１３
６１９号公報の場合には、接合する管全体を回転してい
るため、大きなエネルギーを必要としていた。
て管を突き合わせ接合する、たとえば特公平０２−１３
６１９号公報の場合には、接合する管全体を回転してい
るため、大きなエネルギーを必要としていた。
【０００９】特開昭６２−３５８３０号公報は、ポリエ
チレン管同士の突き合わせ接合ではなく、全く異なるも
の同士の接合であり、これをポリエチレン管同士の突き
合わせ接合に適用することは困難である。なぜならば、
同公報に記載のものは、凹型の中へ、心棒を挿入して接
触面積を増やして接合面を多くとることによって接合強
度を確保しているが、突き合わせ接合ではこのような接
合面を多くとることが出来ないからである。
チレン管同士の突き合わせ接合ではなく、全く異なるも
の同士の接合であり、これをポリエチレン管同士の突き
合わせ接合に適用することは困難である。なぜならば、
同公報に記載のものは、凹型の中へ、心棒を挿入して接
触面積を増やして接合面を多くとることによって接合強
度を確保しているが、突き合わせ接合ではこのような接
合面を多くとることが出来ないからである。
【００１０】また、特開昭６２−２４８６２３号公報に
示された方法では、単位面積当たりの強度が小さいため
に、同一径のポリエチレン管を接合する事は接触面積が
小さくなって信頼性の点から不安があった。このため
に、同公報に示されるように、異形管を用いて接触面積
を大きくすることによって接合強度を上げているのが実
状である。また、特開平０２−２４８２３６号（特公平
５−３６２２５号）公報の発明は、機械的な回転を用い
た中実棒の摩擦接合の例であるが、やはり接合断面の小
さい管（中空円筒）の接合には接合強度を確保するのが
難しく、信頼性の点で問題があった。
示された方法では、単位面積当たりの強度が小さいため
に、同一径のポリエチレン管を接合する事は接触面積が
小さくなって信頼性の点から不安があった。このため
に、同公報に示されるように、異形管を用いて接触面積
を大きくすることによって接合強度を上げているのが実
状である。また、特開平０２−２４８２３６号（特公平
５−３６２２５号）公報の発明は、機械的な回転を用い
た中実棒の摩擦接合の例であるが、やはり接合断面の小
さい管（中空円筒）の接合には接合強度を確保するのが
難しく、信頼性の点で問題があった。
【００１１】一方、本発明者らがすでに出願している特
願平７−１９６６５号、特願平７−２４０５２２号、及
び特願平８−６８９８９号における振動接合方法及び装
置は、実験室階段の原理を確認するためのものであっ
て、工事現場で適用できる程には、実用的なものとはな
っていなかった。また、電磁石（又は永久磁石）を使っ
て、パイプ端面をオービタルに運動させて摩擦熱を得る
方法を、特願平７−１９６６２５で提案しているが、電
磁石を使った場合には、装置自体が非常に複雑なものと
なっていた。すなわち、これまでの装置は、ガスや水道
等の配管工事現場の環境などの施工に適する振動接合装
置として、かならずしも構造上十分な考慮がなされてい
たわけではなかった。
願平７−１９６６５号、特願平７−２４０５２２号、及
び特願平８−６８９８９号における振動接合方法及び装
置は、実験室階段の原理を確認するためのものであっ
て、工事現場で適用できる程には、実用的なものとはな
っていなかった。また、電磁石（又は永久磁石）を使っ
て、パイプ端面をオービタルに運動させて摩擦熱を得る
方法を、特願平７−１９６６２５で提案しているが、電
磁石を使った場合には、装置自体が非常に複雑なものと
なっていた。すなわち、これまでの装置は、ガスや水道
等の配管工事現場の環境などの施工に適する振動接合装
置として、かならずしも構造上十分な考慮がなされてい
たわけではなかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明はかかる短所を
解消するためになされたものであり、工事現場等におい
て実用でき、短時間で容易かつ良好な接合部を形成する
ことのできる、熱可塑性プラスチック管の接合装置を得
ることを目的とするものである。上記の課題を解決する
ために下記の装置を提案する。
解消するためになされたものであり、工事現場等におい
て実用でき、短時間で容易かつ良好な接合部を形成する
ことのできる、熱可塑性プラスチック管の接合装置を得
ることを目的とするものである。上記の課題を解決する
ために下記の装置を提案する。
【００１３】第１の態様は、１対の熱可塑性プラスチッ
ク管を同一軸心で保持するクランプ手段と、前記クラン
プ手段で保持された１対の熱可塑性プラスチック管の接
合端面を加圧接触させる加圧手段と、前記１対の熱可塑
性プラスチック管の一方もしくは双方の管端部付近に取
り付けられ、前記管端部にオービタル状の軌道を描く振
動を与えるオービタル振動発生手段とを備えたものであ
る。
ク管を同一軸心で保持するクランプ手段と、前記クラン
プ手段で保持された１対の熱可塑性プラスチック管の接
合端面を加圧接触させる加圧手段と、前記１対の熱可塑
性プラスチック管の一方もしくは双方の管端部付近に取
り付けられ、前記管端部にオービタル状の軌道を描く振
動を与えるオービタル振動発生手段とを備えたものであ
る。
【００１４】また、前記オービタル振動発生手段が、軸
部とクランク部を有しこれらの軸部とクランク部の軸心
が偏心してなるクランク軸と、前記クランク軸の軸部に
回転を与えるためのモータと、前記クランク軸のクラン
ク部に取り付けられたベアリングと、前記管端部を保持
するクランプであって前記ベアリングの外周と一体に形
成されて前記ベアリングと連動して動くオービタル振動
クランプとを備えたものである。
部とクランク部を有しこれらの軸部とクランク部の軸心
が偏心してなるクランク軸と、前記クランク軸の軸部に
回転を与えるためのモータと、前記クランク軸のクラン
ク部に取り付けられたベアリングと、前記管端部を保持
するクランプであって前記ベアリングの外周と一体に形
成されて前記ベアリングと連動して動くオービタル振動
クランプとを備えたものである。
【００１５】また、前記オービタル振動クランプが少な
くとも３点で支持されるようにしたものである。
くとも３点で支持されるようにしたものである。
【００１６】第２の態様は、１対の熱可塑性プラスチッ
ク管を同一軸心で保持するクランプ手段と、前記クラン
プ手段で保持された１対の熱可塑性プラスチック管の接
合端面を加圧接触させる加圧手段と、前記１対の熱可塑
性プラスチック管の一方もしくは双方の管端部付近に取
り付けられ、前記管端部に直線状の軌道を描く振動を与
える直線振動発生手段とを備えたものである。
ク管を同一軸心で保持するクランプ手段と、前記クラン
プ手段で保持された１対の熱可塑性プラスチック管の接
合端面を加圧接触させる加圧手段と、前記１対の熱可塑
性プラスチック管の一方もしくは双方の管端部付近に取
り付けられ、前記管端部に直線状の軌道を描く振動を与
える直線振動発生手段とを備えたものである。
【００１７】また、前記直線振動発生手段が、油圧サー
ボ弁および前記油圧サーボ弁の出力を受けて直線往復運
動を行うアクチュエータと、前記アクチュエータに連結
されて前記管端部を保持する直線振動クランプとを備え
たものである。
ボ弁および前記油圧サーボ弁の出力を受けて直線往復運
動を行うアクチュエータと、前記アクチュエータに連結
されて前記管端部を保持する直線振動クランプとを備え
たものである。
【００１８】また、前記アクチュエータの振動周波数を
１００〜１５０Ｈｚとしたものである。
１００〜１５０Ｈｚとしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい形態を
図に基づいて説明する。 実施の形態１ これは、熱可塑性プラスチック管の接合面をオービタル
振動させるようにしたオービタル振動型の接合装置であ
る。図１は実施の形態１の接合装置を示す側面図、図２
は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１のＢ部拡大図であ
る。図中、１０、１１が接合しようとする１対の熱可塑
性プラスチック管であって、１０が移動側熱可塑性プラ
スチック管、１１が固定側熱可塑性プラスチック管であ
る。
図に基づいて説明する。 実施の形態１ これは、熱可塑性プラスチック管の接合面をオービタル
振動させるようにしたオービタル振動型の接合装置であ
る。図１は実施の形態１の接合装置を示す側面図、図２
は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１のＢ部拡大図であ
る。図中、１０、１１が接合しようとする１対の熱可塑
性プラスチック管であって、１０が移動側熱可塑性プラ
スチック管、１１が固定側熱可塑性プラスチック管であ
る。
【００２０】基台１に固定された第１の支柱１ａと第２
の支柱１ｂの間に、１対のアップセット駆動軸２と１対
の移動クランプガイド軸３を渡すとともに、アップセッ
ト駆動軸２と移動クランプガイド軸３には、移動側熱可
塑性プラスチック管１０を保持固定する移動側クランプ
４が取り付けられている。また、第１の柱体１ａには、
固定側熱可塑性プラスチック管１１を保持固定する固定
側クランプ５が取り付けられている。基台１にはさらに
振動駆動モータ６が固定され、このモータ６の出力はモ
ータ軸６ａからベルト７を介して、クランク軸８へ伝達
されるようにしている。さらに、１４はアップセット駆
動軸２を動かすためのＡＣサーボモータもしくは油圧シ
リンダ、１５は移動側熱可塑性プラスチック管１１の移
動を補助する移動ガイド、１６、１６’は、それぞれク
ランク軸８とクランク軸８’を支柱１ａにおいて回転可
能に支持するベアリングである。ここで、ベアリング１
６とベアリング１６’は同じ型のものであり、クランク
軸８とクランク軸８’もまた同じ型のものを使用する。
の支柱１ｂの間に、１対のアップセット駆動軸２と１対
の移動クランプガイド軸３を渡すとともに、アップセッ
ト駆動軸２と移動クランプガイド軸３には、移動側熱可
塑性プラスチック管１０を保持固定する移動側クランプ
４が取り付けられている。また、第１の柱体１ａには、
固定側熱可塑性プラスチック管１１を保持固定する固定
側クランプ５が取り付けられている。基台１にはさらに
振動駆動モータ６が固定され、このモータ６の出力はモ
ータ軸６ａからベルト７を介して、クランク軸８へ伝達
されるようにしている。さらに、１４はアップセット駆
動軸２を動かすためのＡＣサーボモータもしくは油圧シ
リンダ、１５は移動側熱可塑性プラスチック管１１の移
動を補助する移動ガイド、１６、１６’は、それぞれク
ランク軸８とクランク軸８’を支柱１ａにおいて回転可
能に支持するベアリングである。ここで、ベアリング１
６とベアリング１６’は同じ型のものであり、クランク
軸８とクランク軸８’もまた同じ型のものを使用する。
【００２１】クランク軸８は図３に示すように、軸部８
ａ及びクランク部８ｂより成り、軸部８ａとクランク部
８ｂの軸心は距離ｒ（偏心量ｒ）だけ偏心している。ク
ランク部８ｂの外周にはクランク部８ｂの軸心の回転を
伝達するベアリング９が取り付けられ、そのベアリング
９の外周にはベアリング９と一体にオービタル振動クラ
ンプ１３が形成される。オービタル振動クランプ１３
は、図２からわかるように、固定側熱可塑性プラスチッ
ク管１１の端部を保持するためのクランパ１３ａを有す
る。また、回転可能に支持された別の２本のクランク軸
８’およびベアリング９’（ベアリング９と同型のも
の）を、クランク軸８およびベアリング９に対して正三
角形又は２等辺三角形等を形成するように配して、オー
ビタル振動クランプ１３を三点で支持している。なお、
これについては三点以上で支持するようにしてもよい。
ａ及びクランク部８ｂより成り、軸部８ａとクランク部
８ｂの軸心は距離ｒ（偏心量ｒ）だけ偏心している。ク
ランク部８ｂの外周にはクランク部８ｂの軸心の回転を
伝達するベアリング９が取り付けられ、そのベアリング
９の外周にはベアリング９と一体にオービタル振動クラ
ンプ１３が形成される。オービタル振動クランプ１３
は、図２からわかるように、固定側熱可塑性プラスチッ
ク管１１の端部を保持するためのクランパ１３ａを有す
る。また、回転可能に支持された別の２本のクランク軸
８’およびベアリング９’（ベアリング９と同型のも
の）を、クランク軸８およびベアリング９に対して正三
角形又は２等辺三角形等を形成するように配して、オー
ビタル振動クランプ１３を三点で支持している。なお、
これについては三点以上で支持するようにしてもよい。
【００２２】次に、この装置を使って熱可塑性プラスチ
ック管を接合する過程を説明する。ここでは、熱可塑性
プラスチック管として、ＪＩＳ Ｋ６７７４に記載され
ている２００Ｕのポリエチレン管を使って接合を実施し
た。まず、移動側熱可塑性プラスチック管１０を移動側
クランプ４に装着し、固定側熱可塑性プラスチック管１
１を固定側クランプ５に装着する。そして、移動側及び
固定側熱可塑性プラスチック管１０、１１の突き出し長
さ（接合端面がオービタル振動クランプ１３あるいは移
動側クランプ４から突き出た長さ）を調整した後、各ク
ランプ４、５、１３及び移動ガイド１５を締め付けて管
１０、１１を固定する。
ック管を接合する過程を説明する。ここでは、熱可塑性
プラスチック管として、ＪＩＳ Ｋ６７７４に記載され
ている２００Ｕのポリエチレン管を使って接合を実施し
た。まず、移動側熱可塑性プラスチック管１０を移動側
クランプ４に装着し、固定側熱可塑性プラスチック管１
１を固定側クランプ５に装着する。そして、移動側及び
固定側熱可塑性プラスチック管１０、１１の突き出し長
さ（接合端面がオービタル振動クランプ１３あるいは移
動側クランプ４から突き出た長さ）を調整した後、各ク
ランプ４、５、１３及び移動ガイド１５を締め付けて管
１０、１１を固定する。
【００２３】さらに、ＡＣサーボモータもしくは油圧シ
リンダ１４により、アップセット駆動軸２を回転移動さ
せて、移動側熱可塑性プラスチック管１０および移動側
クランプ４を前進させ、移動側熱可塑性プラスチック管
１０を固定側熱可塑性プラスチック管１１に所定のアッ
プセット力で当て加圧する。アップセット力はＡＣサー
ボモータ１４の場合は流れる電流値によって、また油圧
シリンダの場合にはサーボ弁を通じて制御できる。
リンダ１４により、アップセット駆動軸２を回転移動さ
せて、移動側熱可塑性プラスチック管１０および移動側
クランプ４を前進させ、移動側熱可塑性プラスチック管
１０を固定側熱可塑性プラスチック管１１に所定のアッ
プセット力で当て加圧する。アップセット力はＡＣサー
ボモータ１４の場合は流れる電流値によって、また油圧
シリンダの場合にはサーボ弁を通じて制御できる。
【００２４】次に、振動駆動モータ６を起動して、オー
ビタル振動クランプ１３を所定の周波数でオービタル振
動させる。すなわち、モータ軸６ａの回転はベルト７を
介してクランク軸８に伝えられる。このとき、クランク
軸８の軸部８ａとクランク部８ｂとの軸心の偏心により
生ずる偏差振動が、図４に示すようにオービタル振動ク
ランプ１３によるオービタル振動となって表れる。なぜ
なら、ベアリング９が、クランク軸８自体の回転とクラ
ンク軸８の偏心による回転を分離し、クランク軸８のオ
ービタル振動のみがベアリング９の外側リングを介して
オービタル振動クランプ１３に伝えられるからである。
なお、オービタル振動クランプ１３は、クランク軸８と
別の２つのクランク軸８’，８’により３点で支持され
ているため、クランク軸８の軸心に対して回転する事は
ない。
ビタル振動クランプ１３を所定の周波数でオービタル振
動させる。すなわち、モータ軸６ａの回転はベルト７を
介してクランク軸８に伝えられる。このとき、クランク
軸８の軸部８ａとクランク部８ｂとの軸心の偏心により
生ずる偏差振動が、図４に示すようにオービタル振動ク
ランプ１３によるオービタル振動となって表れる。なぜ
なら、ベアリング９が、クランク軸８自体の回転とクラ
ンク軸８の偏心による回転を分離し、クランク軸８のオ
ービタル振動のみがベアリング９の外側リングを介して
オービタル振動クランプ１３に伝えられるからである。
なお、オービタル振動クランプ１３は、クランク軸８と
別の２つのクランク軸８’，８’により３点で支持され
ているため、クランク軸８の軸心に対して回転する事は
ない。
【００２５】オービタル振動クランプ１３によって、固
定側熱可塑性プラスチック管１１の端面が移動側熱可塑
性プラスチック管１０の端面に対してオービタル振動を
すると、熱可塑性プラスチック管の接合端面は摩擦熱が
生じて溶融する。溶融したプラスチックは接合端面から
周方向にバリとして排出する。アップセット量、言い換
えれば溶融量、が所定量まで到達すると、サーボ制御に
よって振動が自動的に停止する。この後、所定の冷却時
間、例えば１０秒程度を経た後、各クランプを開放して
熱可塑性プラスチック管を取り出せば、一対の熱可塑性
プラスチック管の接合が終了する。
定側熱可塑性プラスチック管１１の端面が移動側熱可塑
性プラスチック管１０の端面に対してオービタル振動を
すると、熱可塑性プラスチック管の接合端面は摩擦熱が
生じて溶融する。溶融したプラスチックは接合端面から
周方向にバリとして排出する。アップセット量、言い換
えれば溶融量、が所定量まで到達すると、サーボ制御に
よって振動が自動的に停止する。この後、所定の冷却時
間、例えば１０秒程度を経た後、各クランプを開放して
熱可塑性プラスチック管を取り出せば、一対の熱可塑性
プラスチック管の接合が終了する。
【００２６】以上のようにして、ポリエチレン管を接合
した場合、ポリエチレン管の継手性能は十分良好なもの
が得られた。この時の接合のための回転部の仕様は次の
通りである。なお、この仕様はあくまでも一例である。 振動クランプ部でのオービタル回転数：７２００ｒｐｍ
（１２０ｃｐｓ） 偏心量 ： ０．７５ｍｍ 駆動部重量：約３０Ｋｇ 最大加速度：約４４Ｇ 回転駆動モータ −容量 ：５．５ＫＷ＊２ｐ −回転数：３６００ｒｐｍ（タイミングベルトで２倍に
増速） −駆動 ：インバータ電源
した場合、ポリエチレン管の継手性能は十分良好なもの
が得られた。この時の接合のための回転部の仕様は次の
通りである。なお、この仕様はあくまでも一例である。 振動クランプ部でのオービタル回転数：７２００ｒｐｍ
（１２０ｃｐｓ） 偏心量 ： ０．７５ｍｍ 駆動部重量：約３０Ｋｇ 最大加速度：約４４Ｇ 回転駆動モータ −容量 ：５．５ＫＷ＊２ｐ −回転数：３６００ｒｐｍ（タイミングベルトで２倍に
増速） −駆動 ：インバータ電源
【００２７】ところで、熱可塑性プラスチック管を固定
する各クランプは、接合しようとする管径に合わせて適
宜交換される。また、偏心量ｒは、接合しようとする管
径に合わせて調整される必要があるため、接合しようと
する管径に合わせて異なる偏心量ｒを有したクランク軸
が、適宜選択して使用される。
する各クランプは、接合しようとする管径に合わせて適
宜交換される。また、偏心量ｒは、接合しようとする管
径に合わせて調整される必要があるため、接合しようと
する管径に合わせて異なる偏心量ｒを有したクランク軸
が、適宜選択して使用される。
【００２８】実施の形態２ これは、油圧サーボ機構を用いて熱可塑性プラスチック
管の接合面を直線振動させるようにした直線振動型の接
合装置である。また、振動慣性力は振動周波数の２乗に
比例するので、振動周波数を小さくすることによって加
振力を小さくし、装置本体のコンパクト軽量化を図った
ことが特徴である。これによって、本体重量を約８００
ｋｇ程度にすることが可能となる。
管の接合面を直線振動させるようにした直線振動型の接
合装置である。また、振動慣性力は振動周波数の２乗に
比例するので、振動周波数を小さくすることによって加
振力を小さくし、装置本体のコンパクト軽量化を図った
ことが特徴である。これによって、本体重量を約８００
ｋｇ程度にすることが可能となる。
【００２９】実施の形態２の接合装置の上面図を図５
に、側面図を図６にそれぞれ示す。図中、１０、１１が
接合しようとする１対の熱可塑性プラスチック管であっ
て、１０が移動側熱可塑性プラスチック管、１１が固定
側熱可塑性プラスチック管である。２１は１００Ｈｚ〜
１５０Ｈｚの周波数で振動する油圧アクチュエータ、２
２は油圧アクチュエータ２１に連結され固定側熱可塑性
プラスチック管１１の接合端部を保持して振動させるた
めの直線振動クランプ、２３は油圧アクチュエータ２１
を駆動するための油圧サーボ弁である。２４は移動側熱
可塑性プラスチック管１０を固定するため移動側クラン
プ、２５は固定側熱可塑性プラスチック管１１を固定す
る固定側クランプである。２７は移動側熱可塑性プラス
チック管１０の接合端面を固定側熱可塑性プラスチック
管１１の接合端面に加圧接触させる油圧式アップセット
シリンダ、２８はアップセットシリンダ２７によってベ
ッド２９を移動するためのリニアガイドである。
に、側面図を図６にそれぞれ示す。図中、１０、１１が
接合しようとする１対の熱可塑性プラスチック管であっ
て、１０が移動側熱可塑性プラスチック管、１１が固定
側熱可塑性プラスチック管である。２１は１００Ｈｚ〜
１５０Ｈｚの周波数で振動する油圧アクチュエータ、２
２は油圧アクチュエータ２１に連結され固定側熱可塑性
プラスチック管１１の接合端部を保持して振動させるた
めの直線振動クランプ、２３は油圧アクチュエータ２１
を駆動するための油圧サーボ弁である。２４は移動側熱
可塑性プラスチック管１０を固定するため移動側クラン
プ、２５は固定側熱可塑性プラスチック管１１を固定す
る固定側クランプである。２７は移動側熱可塑性プラス
チック管１０の接合端面を固定側熱可塑性プラスチック
管１１の接合端面に加圧接触させる油圧式アップセット
シリンダ、２８はアップセットシリンダ２７によってベ
ッド２９を移動するためのリニアガイドである。
【００３０】図７は油圧サーボ機構に接続された直線振
動クランプを示す図である。直線振動クランプ２２は、
油圧サーボ弁２３で駆動される油圧アクチュエータ２１
に接続される。この直線振動クランプ２２は、２つの部
分２２ａ，２２ｂから成るリング形状のものであって、
２つの部分の一方がボルト２２ｃ等により開放自在に取
り付けられて、それにより熱可塑性プラスチック管を適
切に保持できるようにしている。なお、この直線振動ク
ランプ２２は、接合しようとする管径にあわせて、適宜
交換されて使用されるものである。
動クランプを示す図である。直線振動クランプ２２は、
油圧サーボ弁２３で駆動される油圧アクチュエータ２１
に接続される。この直線振動クランプ２２は、２つの部
分２２ａ，２２ｂから成るリング形状のものであって、
２つの部分の一方がボルト２２ｃ等により開放自在に取
り付けられて、それにより熱可塑性プラスチック管を適
切に保持できるようにしている。なお、この直線振動ク
ランプ２２は、接合しようとする管径にあわせて、適宜
交換されて使用されるものである。
【００３１】図８は固定側クランプ２５を示す図であ
る。固定側クランプ２５は、基本的に、油圧シリンダ２
５ａおよびそれによって開閉されるクランパ２５ｂとか
ら成り、油圧シリンダ２５ａの腕を伸縮させることによ
りクランパ２５ｂを開閉して管を保持固定するものであ
る。このクランパ２５ｂもまた、接合しようとする管径
にあわせて、適宜交換されるものである。なお、この構
造は、油圧シリンダ２４ａとクランパ２４ｂを有する移
動側クランプ２４でも同じである。
る。固定側クランプ２５は、基本的に、油圧シリンダ２
５ａおよびそれによって開閉されるクランパ２５ｂとか
ら成り、油圧シリンダ２５ａの腕を伸縮させることによ
りクランパ２５ｂを開閉して管を保持固定するものであ
る。このクランパ２５ｂもまた、接合しようとする管径
にあわせて、適宜交換されるものである。なお、この構
造は、油圧シリンダ２４ａとクランパ２４ｂを有する移
動側クランプ２４でも同じである。
【００３２】ここではさらに、作業性改善のために次の
様な工夫をしている。 （１）横方向に加振ができるような本体構造として、各
クランプ内へのプラスチック管の出し入れが横方向から
もできるようにした。これによって、例えばトラブルが
生じた時に、プスチック管を本体から容易に取り出すこ
とができるようになった。 （２）クランパ２４ｂ、２５ｂによるクランプは、油圧
弁にて三つの状態（オン、オフ、微力締付け）に設定で
きるようにするとともに、アップセット動作のインチン
グ（微動）を利用して、熱可塑性プラスチック管の突き
出し長（移動側クランプ２４あるいは直線振動クランプ
２２から突き出した接合部の長さ）のセッティングを容
易に行うことができるようにした。
様な工夫をしている。 （１）横方向に加振ができるような本体構造として、各
クランプ内へのプラスチック管の出し入れが横方向から
もできるようにした。これによって、例えばトラブルが
生じた時に、プスチック管を本体から容易に取り出すこ
とができるようになった。 （２）クランパ２４ｂ、２５ｂによるクランプは、油圧
弁にて三つの状態（オン、オフ、微力締付け）に設定で
きるようにするとともに、アップセット動作のインチン
グ（微動）を利用して、熱可塑性プラスチック管の突き
出し長（移動側クランプ２４あるいは直線振動クランプ
２２から突き出した接合部の長さ）のセッティングを容
易に行うことができるようにした。
【００３３】次に、この装置を使って熱可塑性プラスチ
ック管を接合する過程を説明する。ここでは、熱可塑性
プラスチック管として、ＪＩＳ Ｋ６７７４に記載され
ている２００Ｕのポリエチレン管を使って接合を実施し
た。まず、移動側熱可塑性プラスチック管１０を横方向
から軸方向に沿って移動側クランプ２４に装着し、固定
側熱可塑性プラスチック管１１を横方向から軸方向に沿
って固定側クランプ２５に装着する。そして、移動側及
び固定側熱可塑性プラスチック管１０、１１の突き出し
長さを調整した後、各クランプ２２，２４，２５を締め
付けて管１０、１１を固定する。
ック管を接合する過程を説明する。ここでは、熱可塑性
プラスチック管として、ＪＩＳ Ｋ６７７４に記載され
ている２００Ｕのポリエチレン管を使って接合を実施し
た。まず、移動側熱可塑性プラスチック管１０を横方向
から軸方向に沿って移動側クランプ２４に装着し、固定
側熱可塑性プラスチック管１１を横方向から軸方向に沿
って固定側クランプ２５に装着する。そして、移動側及
び固定側熱可塑性プラスチック管１０、１１の突き出し
長さを調整した後、各クランプ２２，２４，２５を締め
付けて管１０、１１を固定する。
【００３４】続いて、アップセットシリンダ２７を利用
して移動側熱可塑性プラスチック管１０を固定側熱可塑
性プラスチック管１１に当て、所定のアップセット力で
加圧するとともに、油圧サーボ弁２３を利用し、油圧ア
クチュエータ２１を介して直線振動クランプ２２を直線
振動させる。油圧サーボ弁２３は、油圧アクチュエータ
２１および直線振動クランプ２２を介して、固定側熱可
塑性プラスチック管１１の接合端部を所定の周波数と振
幅でもって直線振動させる。これにより、熱可塑性プラ
スチック管の接合端面は摩擦熱が生じて溶融する。溶融
したプラスチックは接合端面から周方向にバリとして排
出する。アップセット量、言い換えれば溶融量、が所定
量まで到達すると、サーボ制御によって振動が自動的に
停止する。この後、所定の冷却時間、例えば１０秒経過
後、各クランプを開放して熱可塑性プラスチック管を取
り出せば、一対の熱可塑性プラスチック管の接合が終了
する。
して移動側熱可塑性プラスチック管１０を固定側熱可塑
性プラスチック管１１に当て、所定のアップセット力で
加圧するとともに、油圧サーボ弁２３を利用し、油圧ア
クチュエータ２１を介して直線振動クランプ２２を直線
振動させる。油圧サーボ弁２３は、油圧アクチュエータ
２１および直線振動クランプ２２を介して、固定側熱可
塑性プラスチック管１１の接合端部を所定の周波数と振
幅でもって直線振動させる。これにより、熱可塑性プラ
スチック管の接合端面は摩擦熱が生じて溶融する。溶融
したプラスチックは接合端面から周方向にバリとして排
出する。アップセット量、言い換えれば溶融量、が所定
量まで到達すると、サーボ制御によって振動が自動的に
停止する。この後、所定の冷却時間、例えば１０秒経過
後、各クランプを開放して熱可塑性プラスチック管を取
り出せば、一対の熱可塑性プラスチック管の接合が終了
する。
【００３５】以上のようにしてポリエチレン管を接合し
た場合、その継手性能は十分良好なものが得られた。そ
の時の装置の振動条件は下記のとおりであった。なお、
この条件はあくまでも一例である。 振幅 ：０〜２ｍｍ ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ 波形 ：正弦波 パワー基準：１２０Ｈｚ＊２ｍｍＰ−Ｐで連続運転可能 振動周波数：１００−１５０Ｈｚ
た場合、その継手性能は十分良好なものが得られた。そ
の時の装置の振動条件は下記のとおりであった。なお、
この条件はあくまでも一例である。 振幅 ：０〜２ｍｍ ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ 波形 ：正弦波 パワー基準：１２０Ｈｚ＊２ｍｍＰ−Ｐで連続運転可能 振動周波数：１００−１５０Ｈｚ
【００３６】以上、実施の形態１および実施の形態２で
説明した装置は、ポリエチレン管やポリブデン管等のよ
うな他の全ての熱可塑性プラスチック管にも適用できる
ものである。
説明した装置は、ポリエチレン管やポリブデン管等のよ
うな他の全ての熱可塑性プラスチック管にも適用できる
ものである。
【００３７】
【発明の効果】本発明の第１の態様の接合装置によれ
ば、ガス、水道等の配管工事現場での使用に適する大き
さや重量とすることができるとともに、その作業性が大
幅に改善される。また、オービタル振動によって発生す
る摩擦熱によって、１分以下の極めて短時間で確実な接
合が可能となる。
ば、ガス、水道等の配管工事現場での使用に適する大き
さや重量とすることができるとともに、その作業性が大
幅に改善される。また、オービタル振動によって発生す
る摩擦熱によって、１分以下の極めて短時間で確実な接
合が可能となる。
【００３８】本発明の第２の態様の接合装置によれば、
第１の態様の装置と同様、ガス、水道等の配管工事現場
での使用に適する大きさや重量とすることができるとと
もに、その作業性が大幅に改善される。また、直線振動
によって発生する摩擦熱によって、１分以下の極めて短
時間で確実な接合が可能となる。
第１の態様の装置と同様、ガス、水道等の配管工事現場
での使用に適する大きさや重量とすることができるとと
もに、その作業性が大幅に改善される。また、直線振動
によって発生する摩擦熱によって、１分以下の極めて短
時間で確実な接合が可能となる。
【００３９】さらに、第１および第２のいずれの態様に
おいても、従来の接合法であるホットプレート法による
場合に生じるコンタミネーションによる欠陥が発生する
ことがないため、信頼性の高い接合が可能となる。ま
た、従来のソケット融着接合法のように、発熱体を埋め
込んだ多数のソケットを用意する必要もないので、経済
性の点からも優れたものとなっている。
おいても、従来の接合法であるホットプレート法による
場合に生じるコンタミネーションによる欠陥が発生する
ことがないため、信頼性の高い接合が可能となる。ま
た、従来のソケット融着接合法のように、発熱体を埋め
込んだ多数のソケットを用意する必要もないので、経済
性の点からも優れたものとなっている。
【図１】 実施の形態１の接合装置を示す側面図であ
る。
る。
【図２】 図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】 図１のＢ部拡大図である。
【図４】 熱可塑性プラスチック管のオービタル振動の
説明図である。
説明図である。
【図５】 実施の形態２の接合装置を示す上面図であ
る。
る。
【図６】 実施の形態２の接合装置を示す側面図であ
る。
る。
【図７】 実施の形態２の接合装置の直線振動クランプ
を示す図である。
を示す図である。
【図８】 実施の形態２の接合装置の固定側クランプを
示す図である。
示す図である。
４ 移動側クランプ、５ 固定側クランプ、６ 振動駆
動モータ、８ クランク軸、９ ベアリング、１０ 移
動側熱可塑性プラスチック管、１１ 固定側熱可塑性プ
ラスチック管、１３ オービタル振動クランプ、１４
ＡＣサーボモータもしくは油圧シリンダ、２１ 油圧ア
クチュエータ、２２ 直線振動クランプ、２３ 油圧サ
ーボ弁、２４ 移動側クランプ、２５ 固定側クラン
プ、２７油圧式アップセットシリンダ。
動モータ、８ クランク軸、９ ベアリング、１０ 移
動側熱可塑性プラスチック管、１１ 固定側熱可塑性プ
ラスチック管、１３ オービタル振動クランプ、１４
ＡＣサーボモータもしくは油圧シリンダ、２１ 油圧ア
クチュエータ、２２ 直線振動クランプ、２３ 油圧サ
ーボ弁、２４ 移動側クランプ、２５ 固定側クラン
プ、２７油圧式アップセットシリンダ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年２月１６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 熱可塑性プラスチック管の接合装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動摩擦を利用し
て熱可塑性プラスチック管を接合する接合装置に関する
ものである。
て熱可塑性プラスチック管を接合する接合装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、熱可塑性プラスチックであるポリ
エチレン管がガス管や水道管に多く用いられるようにな
ってきている。これはポリエチレン管が耐食性の点です
ぐれているとともに、伸び特性が大きく、耐震性配管と
しても優れているためである。この様な状況から熱可塑
性プラスチック管の接合を、より効率よくしかも確実に
行う方法や装置に対する要望が高まっている。
エチレン管がガス管や水道管に多く用いられるようにな
ってきている。これはポリエチレン管が耐食性の点です
ぐれているとともに、伸び特性が大きく、耐震性配管と
しても優れているためである。この様な状況から熱可塑
性プラスチック管の接合を、より効率よくしかも確実に
行う方法や装置に対する要望が高まっている。
【０００３】従来のポリエチレン管の接合方法として
は、平板状の加熱板（ホットプレート）を用いるバット
融着法や、ソケットを用いるソケット融着法等が使用さ
れている。バット融着法は管径より大きな断面積を持つ
高温に加熱された加熱板により接合する管の端部をそれ
ぞれ加熱し、その後、加熱板を取り除いて接合する管の
端面を突き合わせて、加圧融着する方法である。また、
ソケット融着法ではソケットの形状に見合った形状を持
つ加熱板を使用して上記バット融着接合と同様に融着さ
せる方法と、ソケット内部にニクロム線等の電気発熱体
ワイヤを埋め込んだ継手を使用し、その電気発熱体ワイ
ヤに電流を流して管外面とソケット内面を加熱して融着
する方法が代表的な方法として使用されている。
は、平板状の加熱板（ホットプレート）を用いるバット
融着法や、ソケットを用いるソケット融着法等が使用さ
れている。バット融着法は管径より大きな断面積を持つ
高温に加熱された加熱板により接合する管の端部をそれ
ぞれ加熱し、その後、加熱板を取り除いて接合する管の
端面を突き合わせて、加圧融着する方法である。また、
ソケット融着法ではソケットの形状に見合った形状を持
つ加熱板を使用して上記バット融着接合と同様に融着さ
せる方法と、ソケット内部にニクロム線等の電気発熱体
ワイヤを埋め込んだ継手を使用し、その電気発熱体ワイ
ヤに電流を流して管外面とソケット内面を加熱して融着
する方法が代表的な方法として使用されている。
【０００４】さらに、上記のような加熱板や電気発熱体
を使用せずに、プラスチック管の接合面を押しつけなが
ら互いに逆方向に回転させて生じた回転摩擦熱により、
プラスチック管を突き合わせる接合法が、例えば特公平
２−１３６１９号公報や特公平６３−３９４１５号公報
等に開示されている。特公平２−１３６１９号公報に示
された技術は、回転摩擦を利用してバリ取り除去を要せ
ずに接合継手を得るものである。また、特公昭６３−３
９４１５号公報は、プラスチック管部材の前側端部に回
転摩擦圧接する事により、ソケット端末部分の形状をプ
ラスチック管の直径に限定されないようにするととも
に、成形の容易化を図るものである。
を使用せずに、プラスチック管の接合面を押しつけなが
ら互いに逆方向に回転させて生じた回転摩擦熱により、
プラスチック管を突き合わせる接合法が、例えば特公平
２−１３６１９号公報や特公平６３−３９４１５号公報
等に開示されている。特公平２−１３６１９号公報に示
された技術は、回転摩擦を利用してバリ取り除去を要せ
ずに接合継手を得るものである。また、特公昭６３−３
９４１５号公報は、プラスチック管部材の前側端部に回
転摩擦圧接する事により、ソケット端末部分の形状をプ
ラスチック管の直径に限定されないようにするととも
に、成形の容易化を図るものである。
【０００５】一方、特開昭６２−３５８３０号公報にお
いては、キャップ付支柱の製造方法について提案されて
いる。この方法は合成樹脂成形品よりなるキャップの凹
所に支柱本体の端部を差込み、支柱本体の外皮とキャッ
プとを相対回転することにより、特別な加熱装置を使わ
ずに、支柱本体の外皮とキャップとを必要箇所のみ熱融
着することを可能にしたものである。また、特開昭６２
−２４８２３６号公報においては、異径熱可塑性プラス
チック管の摩擦熱による接合方法が示されている。この
他、特開平０２−２４８２３６号（特公平５−３６２２
５号）公報においても、プラスチック材同士の摩擦熱を
利用した接合法が提案されている。
いては、キャップ付支柱の製造方法について提案されて
いる。この方法は合成樹脂成形品よりなるキャップの凹
所に支柱本体の端部を差込み、支柱本体の外皮とキャッ
プとを相対回転することにより、特別な加熱装置を使わ
ずに、支柱本体の外皮とキャップとを必要箇所のみ熱融
着することを可能にしたものである。また、特開昭６２
−２４８２３６号公報においては、異径熱可塑性プラス
チック管の摩擦熱による接合方法が示されている。この
他、特開平０２−２４８２３６号（特公平５−３６２２
５号）公報においても、プラスチック材同士の摩擦熱を
利用した接合法が提案されている。
【０００６】さらに、本発明者らは、直線振動を与えて
摩擦熱を生じさせ、プラスチック管を接合する基本技術
を既に提案し、特願平７−１９６６２５号、特願平７−
２４０５２２号、特願平８−６８９８９号により特許出
願している。
摩擦熱を生じさせ、プラスチック管を接合する基本技術
を既に提案し、特願平７−１９６６２５号、特願平７−
２４０５２２号、特願平８−６８９８９号により特許出
願している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のような加熱板を
使用したバット融着法やソケット融着法は、加熱板を繰
り返して使用するために、加熱板に付着した汚れが、管
端面に付着し、接合面は不純物を含んだ状態になって接
合欠陥が生じやすかった。また、加熱板を電熱で加熱す
る場合に、通電を始めてから管が接合されるまでに約７
００秒程度と時間がかかり、作業効率が悪いという欠点
があった。さらに、ソケット内部にニクロム線等の電気
発熱体ワイヤを埋め込んだ継手を使用する場合には、管
を接合する度に発熱体ワイヤを入れたソケットを用意す
る必要があるとともに、多数のソケットを準備しなけれ
ばならず、経済性の点で問題があった。その上、通電を
開始してから管が接合するまでに、約１７００秒程度の
時間を要するため、多数の管を接合する場合には作業性
の点からも問題があった。
使用したバット融着法やソケット融着法は、加熱板を繰
り返して使用するために、加熱板に付着した汚れが、管
端面に付着し、接合面は不純物を含んだ状態になって接
合欠陥が生じやすかった。また、加熱板を電熱で加熱す
る場合に、通電を始めてから管が接合されるまでに約７
００秒程度と時間がかかり、作業効率が悪いという欠点
があった。さらに、ソケット内部にニクロム線等の電気
発熱体ワイヤを埋め込んだ継手を使用する場合には、管
を接合する度に発熱体ワイヤを入れたソケットを用意す
る必要があるとともに、多数のソケットを準備しなけれ
ばならず、経済性の点で問題があった。その上、通電を
開始してから管が接合するまでに、約１７００秒程度の
時間を要するため、多数の管を接合する場合には作業性
の点からも問題があった。
【０００８】また、回転摩擦により、生じた熱を利用し
て管を突き合わせ接合する、たとえば特公平０２−１３
６１９号公報の場合には、接合する管全体を回転してい
るため、大きなエネルギーを必要としていた。
て管を突き合わせ接合する、たとえば特公平０２−１３
６１９号公報の場合には、接合する管全体を回転してい
るため、大きなエネルギーを必要としていた。
【０００９】特開昭６２−３５８３０号公報は、ポリエ
チレン管同士の突き合わせ接合ではなく、全く異なるも
の同士の接合であり、これをポリエチレン管同士の突き
合わせ接合に適用することは困難である。なぜならば、
同公報に記載のものは、凹型の中へ、心棒を挿入して接
触面積を増やして接合面を多くとることによって接合強
度を確保しているが、突き合わせ接合ではこのような接
合面を多くとることが出来ないからである。
チレン管同士の突き合わせ接合ではなく、全く異なるも
の同士の接合であり、これをポリエチレン管同士の突き
合わせ接合に適用することは困難である。なぜならば、
同公報に記載のものは、凹型の中へ、心棒を挿入して接
触面積を増やして接合面を多くとることによって接合強
度を確保しているが、突き合わせ接合ではこのような接
合面を多くとることが出来ないからである。
【００１０】また、特開昭６２−２４８６２３号公報に
示された方法では、単位面積当たりの強度が小さいため
に、同一径のポリエチレン管を接合する事は接触面積が
小さくなって信頼性の点から不安があった。このため
に、同公報に示されるように、異形管を用いて接触面積
を大きくすることによって接合強度を上げているのが実
状である。また、特開平０２−２４８２３６号（特公平
５−３６２２５号）公報の発明は、機械的な回転を用い
た中実棒の摩擦接合の例であるが、やはり接合断面の小
さい管（中空円筒）の接合には接合強度を確保するのが
難しく、信頼性の点で問題があった。
示された方法では、単位面積当たりの強度が小さいため
に、同一径のポリエチレン管を接合する事は接触面積が
小さくなって信頼性の点から不安があった。このため
に、同公報に示されるように、異形管を用いて接触面積
を大きくすることによって接合強度を上げているのが実
状である。また、特開平０２−２４８２３６号（特公平
５−３６２２５号）公報の発明は、機械的な回転を用い
た中実棒の摩擦接合の例であるが、やはり接合断面の小
さい管（中空円筒）の接合には接合強度を確保するのが
難しく、信頼性の点で問題があった。
【００１１】一方、本発明者らがすでに出願している特
願平７−１９６６２５号、特願平７−２４０５２２号、
及び特願平８−６８９８９号における振動接合方法及び
装置は、実験室階段の原理を確認するためのものであっ
て、工事現場で適用できる程には、実用的なものとはな
っていなかった。また、電磁石（又は永久磁石）を使っ
て、パイプ端面を円形状の軌道を描くように運動させて
摩擦熱を得る方法を、特願平７−１９６６２５で提案し
ているが、電磁石を使った場合には、装置自体が非常に
複雑なものとなっていた。すなわち、これまでの装置
は、ガスや水道等の配管工事現場の環境などの施工に適
する振動接合装置として、かならずしも構造上十分な考
慮がなされていたわけではなかった。
願平７−１９６６２５号、特願平７−２４０５２２号、
及び特願平８−６８９８９号における振動接合方法及び
装置は、実験室階段の原理を確認するためのものであっ
て、工事現場で適用できる程には、実用的なものとはな
っていなかった。また、電磁石（又は永久磁石）を使っ
て、パイプ端面を円形状の軌道を描くように運動させて
摩擦熱を得る方法を、特願平７−１９６６２５で提案し
ているが、電磁石を使った場合には、装置自体が非常に
複雑なものとなっていた。すなわち、これまでの装置
は、ガスや水道等の配管工事現場の環境などの施工に適
する振動接合装置として、かならずしも構造上十分な考
慮がなされていたわけではなかった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明はかかる短所を
解消するためになされたものであり、工事現場等におい
て実用でき、短時間で容易かつ良好な接合部を形成する
ことのできる、熱可塑性プラスチック管の接合装置を得
ることを目的とするものである。上記の課題を解決する
ために下記の装置を提案する。
解消するためになされたものであり、工事現場等におい
て実用でき、短時間で容易かつ良好な接合部を形成する
ことのできる、熱可塑性プラスチック管の接合装置を得
ることを目的とするものである。上記の課題を解決する
ために下記の装置を提案する。
【００１３】本発明は、１対の熱可塑性プラスチック管
を同一軸心で保持するクランプ手段と、前記クランプ手
段で保持された１対の熱可塑性プラスチック管の接合端
面を加圧接触させる加圧手段と、前記１対の熱可塑性プ
ラスチック管の一方もしくは双方の管端部付近に取り付
けられ、前記管端部に振動を与える振動発生手段とを備
えた熱可塑性プラスチック管の接合装置であって、前記
振動発生手段が、軸部とクランク部を有しこれら軸部と
クランク部の軸心が偏心してなるクランク軸と、前記ク
ランク軸の軸部に回転を与えるためのモータと、前記ク
ランク軸のクランク部に取り付けられたベアリングと、
前記管端部を保持するクランプであって、前記ベアリン
グの外周と一体に形成されて前記ベアリングと連動して
動き前記クランク軸の偏心に起因する偏差振動を行う振
動クランプとを備えたものにおいて、前記クランプ手段
を、オン、オフ、及び微力締付けの三つの状態に設定可
能とし、かつ、前記加圧手段を利用したアップセット動
作のインチングを利用して、熱可塑性プラスチック管の
前記クランプ手段あるいは前記振動クランプから突き出
した接合部の長さを設定するようにしたものである。
を同一軸心で保持するクランプ手段と、前記クランプ手
段で保持された１対の熱可塑性プラスチック管の接合端
面を加圧接触させる加圧手段と、前記１対の熱可塑性プ
ラスチック管の一方もしくは双方の管端部付近に取り付
けられ、前記管端部に振動を与える振動発生手段とを備
えた熱可塑性プラスチック管の接合装置であって、前記
振動発生手段が、軸部とクランク部を有しこれら軸部と
クランク部の軸心が偏心してなるクランク軸と、前記ク
ランク軸の軸部に回転を与えるためのモータと、前記ク
ランク軸のクランク部に取り付けられたベアリングと、
前記管端部を保持するクランプであって、前記ベアリン
グの外周と一体に形成されて前記ベアリングと連動して
動き前記クランク軸の偏心に起因する偏差振動を行う振
動クランプとを備えたものにおいて、前記クランプ手段
を、オン、オフ、及び微力締付けの三つの状態に設定可
能とし、かつ、前記加圧手段を利用したアップセット動
作のインチングを利用して、熱可塑性プラスチック管の
前記クランプ手段あるいは前記振動クランプから突き出
した接合部の長さを設定するようにしたものである。
【００１４】また、前記クランプ手段がクランパであ
り、前記加圧手段がＡＣサーボモータもしくは油圧シリ
ンダであるものである。
り、前記加圧手段がＡＣサーボモータもしくは油圧シリ
ンダであるものである。
【００１５】また、１対の熱可塑性プラスチック管を同
一軸心で保持するクランプ手段と、前記クランプ手段で
保持された１対の熱可塑性プラスチック管の接合端面を
加圧接触させる加圧手段と、前記１対の熱可塑性プラス
チック管の一方もしくは双方の管端部付近に取り付けら
れ、前記管端部に振動を与える振動発生手段とを備えた
熱可塑性プラスチック管の接合装置であって、前記振動
発生手段が、軸部とクランク部を有してこれらの軸部と
クランク部の軸心が偏心してなるクランク軸と、前記ク
ランク軸の軸部に回転を与えるためのモータと、前記ク
ランク軸のクランク部に取り付けられたベアリングと、
前記管端部を保持するクランプであって、前記ベアリン
グの外周と一体に形成されて前記ベアリングと連動して
動き前記クランク軸の偏心に起因する偏差振動を行う振
動クランプとを備えたものにおいて、前記振動クランプ
は前記管端部の周囲を保持する円状のクランパを有する
ものであり、該振動クランプは接合しようとする管の径
に合わせて交換可能であるようにしたものである。
一軸心で保持するクランプ手段と、前記クランプ手段で
保持された１対の熱可塑性プラスチック管の接合端面を
加圧接触させる加圧手段と、前記１対の熱可塑性プラス
チック管の一方もしくは双方の管端部付近に取り付けら
れ、前記管端部に振動を与える振動発生手段とを備えた
熱可塑性プラスチック管の接合装置であって、前記振動
発生手段が、軸部とクランク部を有してこれらの軸部と
クランク部の軸心が偏心してなるクランク軸と、前記ク
ランク軸の軸部に回転を与えるためのモータと、前記ク
ランク軸のクランク部に取り付けられたベアリングと、
前記管端部を保持するクランプであって、前記ベアリン
グの外周と一体に形成されて前記ベアリングと連動して
動き前記クランク軸の偏心に起因する偏差振動を行う振
動クランプとを備えたものにおいて、前記振動クランプ
は前記管端部の周囲を保持する円状のクランパを有する
ものであり、該振動クランプは接合しようとする管の径
に合わせて交換可能であるようにしたものである。
【００１６】また、１対の熱可塑性プラスチック管を同
一軸心で保持するクランプ手段と、前記クランプ手段で
保持された１対の熱可塑性プラスチック管の接合端面を
加圧接触させる加圧手段と、前記１対の熱可塑性プラス
チック管の一方もしくは双方の管端部付近に取り付けら
れ、前記管端部に振動を与える振動発生手段とを備えた
熱可塑性プラスチック管の接合装置であって、前記振動
発生手段が、油圧サーボ弁および前記油圧サーボ弁の出
力を受けて直線往復運動を行うアクチュエータと、前記
アクチュエータに連結されて前記管端部を保持する直線
振動クランプとを備えたものにおいて、前記クランプ手
段を、オン、オフ、及び微力締付けの三つの状態に設定
可能とし、かつ、前記加圧手段を利用したアップセット
動作のインチングを利用して、熱可塑性プラスチック管
の前記クランプ手段あるいは前記振動クランプから突き
出した接合部の長さを設定するようにしたものである。
一軸心で保持するクランプ手段と、前記クランプ手段で
保持された１対の熱可塑性プラスチック管の接合端面を
加圧接触させる加圧手段と、前記１対の熱可塑性プラス
チック管の一方もしくは双方の管端部付近に取り付けら
れ、前記管端部に振動を与える振動発生手段とを備えた
熱可塑性プラスチック管の接合装置であって、前記振動
発生手段が、油圧サーボ弁および前記油圧サーボ弁の出
力を受けて直線往復運動を行うアクチュエータと、前記
アクチュエータに連結されて前記管端部を保持する直線
振動クランプとを備えたものにおいて、前記クランプ手
段を、オン、オフ、及び微力締付けの三つの状態に設定
可能とし、かつ、前記加圧手段を利用したアップセット
動作のインチングを利用して、熱可塑性プラスチック管
の前記クランプ手段あるいは前記振動クランプから突き
出した接合部の長さを設定するようにしたものである。
【００１７】また、前記クランプ手段がクランパであ
り、前記加圧手段がＡＣサーボモータもしくは油圧シリ
ンダであるものである。
り、前記加圧手段がＡＣサーボモータもしくは油圧シリ
ンダであるものである。
【００１８】さらに、前記クランプ手段への熱可塑性プ
ラスチック管の装着を、装置の横方向から行うようにし
たものである。
ラスチック管の装着を、装置の横方向から行うようにし
たものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい形態を
図に基づいて説明する。 実施の形態１ これは、熱可塑性プラスチック管の接合面をクランク軸
の偏心に起因する偏差振動させるようにした偏差振動型
の接合装置である。図１は実施の形態１の接合装置を示
す側面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１のＢ
部拡大図である。図中、１０、１１が接合しようとする
１対の熱可塑性プラスチック管であって、１０が移動側
熱可塑性プラスチック管、１１が固定側熱可塑性プラス
チック管である。
図に基づいて説明する。 実施の形態１ これは、熱可塑性プラスチック管の接合面をクランク軸
の偏心に起因する偏差振動させるようにした偏差振動型
の接合装置である。図１は実施の形態１の接合装置を示
す側面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１のＢ
部拡大図である。図中、１０、１１が接合しようとする
１対の熱可塑性プラスチック管であって、１０が移動側
熱可塑性プラスチック管、１１が固定側熱可塑性プラス
チック管である。
【００２０】基台１に固定された第１の支柱１ａと第２
の支柱１ｂの間に、１対のアップセット駆動軸２と１対
の移動クランプガイド軸３を渡すとともに、アップセッ
ト駆動軸２と移動クランプガイド軸３には、移動側熱可
塑性プラスチック管１０を保持固定する移動側クランプ
４が取り付けられている。また、第１の柱体１ａには、
固定側熱可塑性プラスチック管１１を保持固定する固定
側クランプ５が取り付けられている。基台１にはさらに
振動駆動モータ６が固定され、このモータ６の出力はモ
ータ軸６ａからベルト７を介して、クランク軸８へ伝達
されるようにしている。さらに、１４はアップセット駆
動軸２を動かすためのＡＣサーボモータもしくは油圧シ
リンダ、１５は移動側熱可塑性プラスチック管１１の移
動を補助する移動ガイド、１６、１６’は、それぞれク
ランク軸８とクランク軸８’を支柱１ａにおいて回転可
能に支持するベアリングである。ここで、ベアリング１
６とベアリング１６’は同じ型のものであり、クランク
軸８とクランク軸８’もまた同じ型のものを使用する。
の支柱１ｂの間に、１対のアップセット駆動軸２と１対
の移動クランプガイド軸３を渡すとともに、アップセッ
ト駆動軸２と移動クランプガイド軸３には、移動側熱可
塑性プラスチック管１０を保持固定する移動側クランプ
４が取り付けられている。また、第１の柱体１ａには、
固定側熱可塑性プラスチック管１１を保持固定する固定
側クランプ５が取り付けられている。基台１にはさらに
振動駆動モータ６が固定され、このモータ６の出力はモ
ータ軸６ａからベルト７を介して、クランク軸８へ伝達
されるようにしている。さらに、１４はアップセット駆
動軸２を動かすためのＡＣサーボモータもしくは油圧シ
リンダ、１５は移動側熱可塑性プラスチック管１１の移
動を補助する移動ガイド、１６、１６’は、それぞれク
ランク軸８とクランク軸８’を支柱１ａにおいて回転可
能に支持するベアリングである。ここで、ベアリング１
６とベアリング１６’は同じ型のものであり、クランク
軸８とクランク軸８’もまた同じ型のものを使用する。
【００２１】クランク軸８は図３に示すように、軸部８
ａ及びクランク部８ｂより成り、軸部８ａとクランク部
８ｂの軸心は距離ｒ（偏心量ｒ）だけ偏心している。ク
ランク部８ｂの外周にはクランク部８ｂの軸心の回転を
伝達するベアリング９が取り付けられ、そのベアリング
９の外周にはベアリング９と一体に振動クランプ１３が
形成される。振動クランプ１３は、図２からわかるよう
に、固定側熱可塑性プラスチック管１１の端部を保持す
るためのクランパ１３ａを有する。また、回転可能に支
持された別の２本のクランク軸８’およびベアリング
９’（ベアリング９と同型のもの）を、クランク軸８お
よびベアリング９に対して正三角形又は２等辺三角形等
を形成するように配して、振動クランプ１３を三点で支
持している。なお、これについては三点以上で支持する
ようにしてもよい。
ａ及びクランク部８ｂより成り、軸部８ａとクランク部
８ｂの軸心は距離ｒ（偏心量ｒ）だけ偏心している。ク
ランク部８ｂの外周にはクランク部８ｂの軸心の回転を
伝達するベアリング９が取り付けられ、そのベアリング
９の外周にはベアリング９と一体に振動クランプ１３が
形成される。振動クランプ１３は、図２からわかるよう
に、固定側熱可塑性プラスチック管１１の端部を保持す
るためのクランパ１３ａを有する。また、回転可能に支
持された別の２本のクランク軸８’およびベアリング
９’（ベアリング９と同型のもの）を、クランク軸８お
よびベアリング９に対して正三角形又は２等辺三角形等
を形成するように配して、振動クランプ１３を三点で支
持している。なお、これについては三点以上で支持する
ようにしてもよい。
【００２２】次に、この装置を使って熱可塑性プラスチ
ック管を接合する過程を説明する。ここでは、熱可塑性
プラスチック管として、ＪＩＳ Ｋ６７７４に記載され
ている２００Ｕのポリエチレン管を使って接合を実施し
た。まず、移動側熱可塑性プラスチック管１０を移動側
クランプ４に装着し、固定側熱可塑性プラスチック管１
１を固定側クランプ５に装着する。そして、移動側及び
固定側熱可塑性プラスチック管１０、１１の突き出し長
さ（接合端面が振動クランプ１３あるいは移動側クラン
プ４から突き出た長さ）を調整した後、各クランプ４、
５、１３及び移動ガイド１５を締め付けて管１０、１１
を固定する。
ック管を接合する過程を説明する。ここでは、熱可塑性
プラスチック管として、ＪＩＳ Ｋ６７７４に記載され
ている２００Ｕのポリエチレン管を使って接合を実施し
た。まず、移動側熱可塑性プラスチック管１０を移動側
クランプ４に装着し、固定側熱可塑性プラスチック管１
１を固定側クランプ５に装着する。そして、移動側及び
固定側熱可塑性プラスチック管１０、１１の突き出し長
さ（接合端面が振動クランプ１３あるいは移動側クラン
プ４から突き出た長さ）を調整した後、各クランプ４、
５、１３及び移動ガイド１５を締め付けて管１０、１１
を固定する。
【００２３】さらに、ＡＣサーボモータもしくは油圧シ
リンダ１４により、アップセット駆動軸２を回転移動さ
せて、移動側熱可塑性プラスチック管１０および移動側
クランプ４を前進させ、移動側熱可塑性プラスチック管
１０を固定側熱可塑性プラスチック管１１に所定のアッ
プセット力で当て加圧する。アップセット力はＡＣサー
ボモータ１４の場合は流れる電流値によって、また油圧
シリンダの場合にはサーボ弁を通じて制御できる。
リンダ１４により、アップセット駆動軸２を回転移動さ
せて、移動側熱可塑性プラスチック管１０および移動側
クランプ４を前進させ、移動側熱可塑性プラスチック管
１０を固定側熱可塑性プラスチック管１１に所定のアッ
プセット力で当て加圧する。アップセット力はＡＣサー
ボモータ１４の場合は流れる電流値によって、また油圧
シリンダの場合にはサーボ弁を通じて制御できる。
【００２４】次に、振動駆動モータ６を起動して、振動
クランプ１３を所定の周波数で偏差振動させる。すなわ
ち、モータ軸６ａの回転はベルト７を介してクランク軸
８に伝えられる。このとき、クランク軸８の軸部８ａと
クランク部８ｂとの軸心の偏心により生ずる偏差振動
が、図４に示すように振動クランプ１３による偏差振動
となって表れる。なぜなら、ベアリング９が、クランク
軸８自体の回転とクランク軸８の偏心による回転を分離
し、クランク軸８の偏差振動のみがベアリング９の外側
リングを介して振動クランプ１３に伝えられるからであ
る。なお、振動クランプ１３は、クランク軸８と別の２
つのクランク軸８’，８’により３点で支持されている
ため、クランク軸８の軸心に対して回転する事はない。
クランプ１３を所定の周波数で偏差振動させる。すなわ
ち、モータ軸６ａの回転はベルト７を介してクランク軸
８に伝えられる。このとき、クランク軸８の軸部８ａと
クランク部８ｂとの軸心の偏心により生ずる偏差振動
が、図４に示すように振動クランプ１３による偏差振動
となって表れる。なぜなら、ベアリング９が、クランク
軸８自体の回転とクランク軸８の偏心による回転を分離
し、クランク軸８の偏差振動のみがベアリング９の外側
リングを介して振動クランプ１３に伝えられるからであ
る。なお、振動クランプ１３は、クランク軸８と別の２
つのクランク軸８’，８’により３点で支持されている
ため、クランク軸８の軸心に対して回転する事はない。
【００２５】振動クランプ１３によって、固定側熱可塑
性プラスチック管１１の端面が移動側熱可塑性プラスチ
ック管１０の端面に対して偏差振動をすると、熱可塑性
プラスチック管の接合端面は摩擦熱が生じて溶融する。
溶融したプラスチックは接合端面から周方向にバリとし
て排出する。アップセット量、言い換えれば溶融量、が
所定量まで到達すると、サーボ制御によって振動が自動
的に停止する。この後、所定の冷却時間、例えば１０秒
程度を経た後、各クランプを開放して熱可塑性プラスチ
ック管を取り出せば、一対の熱可塑性プラスチック管の
接合が終了する。
性プラスチック管１１の端面が移動側熱可塑性プラスチ
ック管１０の端面に対して偏差振動をすると、熱可塑性
プラスチック管の接合端面は摩擦熱が生じて溶融する。
溶融したプラスチックは接合端面から周方向にバリとし
て排出する。アップセット量、言い換えれば溶融量、が
所定量まで到達すると、サーボ制御によって振動が自動
的に停止する。この後、所定の冷却時間、例えば１０秒
程度を経た後、各クランプを開放して熱可塑性プラスチ
ック管を取り出せば、一対の熱可塑性プラスチック管の
接合が終了する。
【００２６】以上のようにして、ポリエチレン管を接合
した場合、ポリエチレン管の継手性能は十分良好なもの
が得られた。この時の接合のための回転部の仕様は次の
通りである。なお、この仕様はあくまでも一例である。 振動クランプ部での偏差振動数：７２００ｒｐｍ（１２
０ｃｐｓ） 偏心量 ： ０．７５ｍｍ 駆動部重量：約３０Ｋｇ 最大加速度：約４４Ｇ 回転駆動モータ −容量 ：５．５ＫＷ＊２ｐ −回転数：３６００ｒｐｍ（タイミングベルトで２倍に
増速） −駆動 ：インバータ電源
した場合、ポリエチレン管の継手性能は十分良好なもの
が得られた。この時の接合のための回転部の仕様は次の
通りである。なお、この仕様はあくまでも一例である。 振動クランプ部での偏差振動数：７２００ｒｐｍ（１２
０ｃｐｓ） 偏心量 ： ０．７５ｍｍ 駆動部重量：約３０Ｋｇ 最大加速度：約４４Ｇ 回転駆動モータ −容量 ：５．５ＫＷ＊２ｐ −回転数：３６００ｒｐｍ（タイミングベルトで２倍に
増速） −駆動 ：インバータ電源
【００２７】ところで、熱可塑性プラスチック管を固定
する各クランプは、接合しようとする管径に合わせて適
宜交換される。また、偏心量ｒは、接合しようとする管
径に合わせて調整される必要があるため、接合しようと
する管径に合わせて異なる偏心量ｒを有したクランク軸
が、適宜選択して使用される。
する各クランプは、接合しようとする管径に合わせて適
宜交換される。また、偏心量ｒは、接合しようとする管
径に合わせて調整される必要があるため、接合しようと
する管径に合わせて異なる偏心量ｒを有したクランク軸
が、適宜選択して使用される。
【００２８】実施の形態２これは、油圧サーボ機構を用
いて熱可塑性プラスチック管の接合面を直線振動させる
ようにした直線振動型の接合装置である。また、振動慣
性力は振動周波数の２乗に比例するので、振動周波数を
小さくすることによって加振力を小さくし、装置本体の
コンパクト軽量化を図ったことが特徴である。これによ
って、本体重量を約８００ｋｇ程度にすることが可能と
なる。
いて熱可塑性プラスチック管の接合面を直線振動させる
ようにした直線振動型の接合装置である。また、振動慣
性力は振動周波数の２乗に比例するので、振動周波数を
小さくすることによって加振力を小さくし、装置本体の
コンパクト軽量化を図ったことが特徴である。これによ
って、本体重量を約８００ｋｇ程度にすることが可能と
なる。
【００２９】実施の形態２の接合装置の上面図を図５
に、側面図を図６にそれぞれ示す。図中、１０、１１が
接合しようとする１対の熱可塑性プラスチック管であっ
て、１０が移動側熱可塑性プラスチック管、１１が固定
側熱可塑性プラスチック管である。２１は１００Ｈｚ〜
１５０Ｈｚの周波数で振動する油圧アクチュエータ、２
２は油圧アクチュエータ２１に連結され固定側熱可塑性
プラスチック管１１の接合端部を保持して振動させるた
めの直線振動クランプ、２３は油圧アクチュエータ２１
を駆動するための油圧サーボ弁である。２４は移動側熱
可塑性プラスチック管１０を固定するため移動側クラン
プ、２５は固定側熱可塑性プラスチック管１１を固定す
る固定側クランプである。２７は移動側熱可塑性プラス
チック管１０の接合端面を固定側熱可塑性プラスチック
管１１の接合端面に加圧接触させる油圧式アップセット
シリンダ、２８はアップセットシリンダ２７によってベ
ッド２９を移動するためのリニアガイドである。
に、側面図を図６にそれぞれ示す。図中、１０、１１が
接合しようとする１対の熱可塑性プラスチック管であっ
て、１０が移動側熱可塑性プラスチック管、１１が固定
側熱可塑性プラスチック管である。２１は１００Ｈｚ〜
１５０Ｈｚの周波数で振動する油圧アクチュエータ、２
２は油圧アクチュエータ２１に連結され固定側熱可塑性
プラスチック管１１の接合端部を保持して振動させるた
めの直線振動クランプ、２３は油圧アクチュエータ２１
を駆動するための油圧サーボ弁である。２４は移動側熱
可塑性プラスチック管１０を固定するため移動側クラン
プ、２５は固定側熱可塑性プラスチック管１１を固定す
る固定側クランプである。２７は移動側熱可塑性プラス
チック管１０の接合端面を固定側熱可塑性プラスチック
管１１の接合端面に加圧接触させる油圧式アップセット
シリンダ、２８はアップセットシリンダ２７によってベ
ッド２９を移動するためのリニアガイドである。
【００３０】図７は油圧サーボ機構に接続された直線振
動クランプを示す図である。直線振動クランプ２２は、
油圧サーボ弁２３で駆動される油圧アクチュエータ２１
に接続される。この直線振動クランプ２２は、２つの部
分２２ａ，２２ｂから成るリング形状のものであって、
２つの部分の一方がボルト２２ｃ等により開放自在に取
り付けられて、それにより熱可塑性プラスチック管を適
切に保持できるようにしている。なお、この直線振動ク
ランプ２２は、接合しようとする管径にあわせて、適宜
交換されて使用されるものである。
動クランプを示す図である。直線振動クランプ２２は、
油圧サーボ弁２３で駆動される油圧アクチュエータ２１
に接続される。この直線振動クランプ２２は、２つの部
分２２ａ，２２ｂから成るリング形状のものであって、
２つの部分の一方がボルト２２ｃ等により開放自在に取
り付けられて、それにより熱可塑性プラスチック管を適
切に保持できるようにしている。なお、この直線振動ク
ランプ２２は、接合しようとする管径にあわせて、適宜
交換されて使用されるものである。
【００３１】図８は固定側クランプ２５を示す図であ
る。固定側クランプ２５は、基本的に、油圧シリンダ２
５ａおよびそれによって開閉されるクランパ２５ｂとか
ら成り、油圧シリンダ２５ａの腕を伸縮させることによ
りクランパ２５ｂを開閉して管を保持固定するものであ
る。このクランパ２５ｂもまた、接合しようとする管径
にあわせて、適宜交換されるものである。なお、この構
造は、油圧シリンダ２４ａとクランパ２４ｂを有する移
動側クランプ２４でも同じである。
る。固定側クランプ２５は、基本的に、油圧シリンダ２
５ａおよびそれによって開閉されるクランパ２５ｂとか
ら成り、油圧シリンダ２５ａの腕を伸縮させることによ
りクランパ２５ｂを開閉して管を保持固定するものであ
る。このクランパ２５ｂもまた、接合しようとする管径
にあわせて、適宜交換されるものである。なお、この構
造は、油圧シリンダ２４ａとクランパ２４ｂを有する移
動側クランプ２４でも同じである。
【００３２】ここではさらに、作業性改善のために次の
様な工夫をしている。 （１）横方向に加振ができるような本体構造として、各
クランプ内へのプラスチック管の出し入れが横方向から
もできるようにした。これによって、例えばトラブルが
生じた時に、プスチック管を本体から容易に取り出すこ
とができるようになった。 （２）クランパ２４ｂ、２５ｂによるクランプは、油圧
弁にて三つの状態（オン、オフ、微力締付け）に設定で
きるようにするとともに、アップセット動作のインチン
グ（微動）を利用して、熱可塑性プラスチック管の突き
出し長（移動側クランプ２４あるいは直線振動クランプ
２２から突き出した接合部の長さ）のセッティングを容
易に行うことができるようにした。
様な工夫をしている。 （１）横方向に加振ができるような本体構造として、各
クランプ内へのプラスチック管の出し入れが横方向から
もできるようにした。これによって、例えばトラブルが
生じた時に、プスチック管を本体から容易に取り出すこ
とができるようになった。 （２）クランパ２４ｂ、２５ｂによるクランプは、油圧
弁にて三つの状態（オン、オフ、微力締付け）に設定で
きるようにするとともに、アップセット動作のインチン
グ（微動）を利用して、熱可塑性プラスチック管の突き
出し長（移動側クランプ２４あるいは直線振動クランプ
２２から突き出した接合部の長さ）のセッティングを容
易に行うことができるようにした。
【００３３】次に、この装置を使って熱可塑性プラスチ
ック管を接合する過程を説明する。ここでは、熱可塑性
プラスチック管として、ＪＩＳ Ｋ６７７４に記載され
ている２００Ｕのポリエチレン管を使って接合を実施し
た。まず、移動側熱可塑性プラスチック管１０を横方向
から軸方向に沿って移動側クランプ２４に装着し、固定
側熱可塑性プラスチック管１１を横方向から軸方向に沿
って固定側クランプ２５に装着する。そして、移動側及
び固定側熱可塑性プラスチック管１０、１１の突き出し
長さを調整した後、各クランプ２２，２４，２５を締め
付けて管１０、１１を固定する。
ック管を接合する過程を説明する。ここでは、熱可塑性
プラスチック管として、ＪＩＳ Ｋ６７７４に記載され
ている２００Ｕのポリエチレン管を使って接合を実施し
た。まず、移動側熱可塑性プラスチック管１０を横方向
から軸方向に沿って移動側クランプ２４に装着し、固定
側熱可塑性プラスチック管１１を横方向から軸方向に沿
って固定側クランプ２５に装着する。そして、移動側及
び固定側熱可塑性プラスチック管１０、１１の突き出し
長さを調整した後、各クランプ２２，２４，２５を締め
付けて管１０、１１を固定する。
【００３４】続いて、アップセットシリンダ２７を利用
して移動側熱可塑性プラスチック管１０を固定側熱可塑
性プラスチック管１１に当て、所定のアップセット力で
加圧するとともに、油圧サーボ弁２３を利用し、油圧ア
クチュエータ２１を介して直線振動クランプ２２を直線
振動させる。油圧サーボ弁２３は、油圧アクチュエータ
２１および直線振動クランプ２２を介して、固定側熱可
塑性プラスチック管１１の接合端部を所定の周波数と振
幅でもって直線振動させる。これにより、熱可塑性プラ
スチック管の接合端面は摩擦熱が生じて溶融する。溶融
したプラスチックは接合端面から周方向にバリとして排
出する。アップセット量、言い換えれば溶融量、が所定
量まで到達すると、サーボ制御によって振動が自動的に
停止する。この後、所定の冷却時間、例えば１０秒経過
後、各クランプを開放して熱可塑性プラスチック管を取
り出せば、一対の熱可塑性プラスチック管の接合が終了
する。
して移動側熱可塑性プラスチック管１０を固定側熱可塑
性プラスチック管１１に当て、所定のアップセット力で
加圧するとともに、油圧サーボ弁２３を利用し、油圧ア
クチュエータ２１を介して直線振動クランプ２２を直線
振動させる。油圧サーボ弁２３は、油圧アクチュエータ
２１および直線振動クランプ２２を介して、固定側熱可
塑性プラスチック管１１の接合端部を所定の周波数と振
幅でもって直線振動させる。これにより、熱可塑性プラ
スチック管の接合端面は摩擦熱が生じて溶融する。溶融
したプラスチックは接合端面から周方向にバリとして排
出する。アップセット量、言い換えれば溶融量、が所定
量まで到達すると、サーボ制御によって振動が自動的に
停止する。この後、所定の冷却時間、例えば１０秒経過
後、各クランプを開放して熱可塑性プラスチック管を取
り出せば、一対の熱可塑性プラスチック管の接合が終了
する。
【００３５】以上のようにしてポリエチレン管を接合し
た場合、その継手性能は十分良好なものが得られた。そ
の時の装置の振動条件は下記のとおりであった。なお、
この条件はあくまでも一例である。 振幅 ：０〜２ｍｍ ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ 波形 ：正弦波 パワー基準：１２０Ｈｚ＊２ｍｍＰ−Ｐで連続運転可能 振動周波数：１００−１５０Ｈｚ
た場合、その継手性能は十分良好なものが得られた。そ
の時の装置の振動条件は下記のとおりであった。なお、
この条件はあくまでも一例である。 振幅 ：０〜２ｍｍ ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ 波形 ：正弦波 パワー基準：１２０Ｈｚ＊２ｍｍＰ−Ｐで連続運転可能 振動周波数：１００−１５０Ｈｚ
【００３６】以上、実施の形態１および実施の形態２で
説明した装置は、ポリエチレン管やポリブデン管等のよ
うな他の全ての熱可塑性プラスチック管にも適用できる
ものである。
説明した装置は、ポリエチレン管やポリブデン管等のよ
うな他の全ての熱可塑性プラスチック管にも適用できる
ものである。
【００３７】
【発明の効果】本発明の接合装置によれば、ガス、水道
等の配管工事現場での使用に適する大きさや重量とする
ことができるとともに、その作業性が大幅に改善され
る。また、偏差振動あるいは直線振動によって発生する
摩擦熱によって、１分以下の極めて短時間で確実な接合
が可能となる。
等の配管工事現場での使用に適する大きさや重量とする
ことができるとともに、その作業性が大幅に改善され
る。また、偏差振動あるいは直線振動によって発生する
摩擦熱によって、１分以下の極めて短時間で確実な接合
が可能となる。
【００３８】さらに、従来の接合法であるホットプレー
ト法による場合に生じるコンタミネーションによる欠陥
が発生することがないため、信頼性の高い接合が可能と
なる。また、従来のソケット融着接合法のように、発熱
体を埋め込んだ多数のソケットを用意する必要もないの
で、経済性の点からも優れたものとなっている。
ト法による場合に生じるコンタミネーションによる欠陥
が発生することがないため、信頼性の高い接合が可能と
なる。また、従来のソケット融着接合法のように、発熱
体を埋め込んだ多数のソケットを用意する必要もないの
で、経済性の点からも優れたものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の接合装置を示す側面図であ
る。
る。
【図２】 図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】 図１のＢ部拡大図である。
【図４】 熱可塑性プラスチック管のオービタル振動の
説明図である。
説明図である。
【図５】 実施の形態２の接合装置を示す上面図であ
る。
る。
【図６】 実施の形態２の接合装置を示す側面図であ
る。
る。
【図７】 実施の形態２の接合装置の直線振動クランプ
を示す図である。
を示す図である。
【図８】 実施の形態２の接合装置の固定側クランプを
示す図である。
示す図である。
【符号の説明】 ４ 移動側クランプ、５ 固定側クランプ、６ 振動駆
動モータ、８ クランク軸、９ ベアリング、１０ 移
動側熱可塑性プラスチック管、１１ 固定側熱可塑性プ
ラスチック管、１３ 振動クランプ、１４ ＡＣサーボ
モータもしくは油圧シリンダ、２１ 油圧アクチュエー
タ、２２ 直線振動クランプ、２３ 油圧サーボ弁、２
４ 移動側クランプ、２５ 固定側クランプ、２７ 油
圧式アップセットシリンダ。
動モータ、８ クランク軸、９ ベアリング、１０ 移
動側熱可塑性プラスチック管、１１ 固定側熱可塑性プ
ラスチック管、１３ 振動クランプ、１４ ＡＣサーボ
モータもしくは油圧シリンダ、２１ 油圧アクチュエー
タ、２２ 直線振動クランプ、２３ 油圧サーボ弁、２
４ 移動側クランプ、２５ 固定側クランプ、２７ 油
圧式アップセットシリンダ。
Claims (6)
- 【請求項１】 １対の熱可塑性プラスチック管を同一軸
心で保持するクランプ手段と、 前記クランプ手段で保持された１対の熱可塑性プラスチ
ック管の接合端面を加圧接触させる加圧手段と、 前記１対の熱可塑性プラスチック管の一方もしくは双方
の管端部付近に取り付けられ、前記管端部にオービタル
状の軌道を描く振動を与えるオービタル振動発生手段と
を備えたことを特徴とする熱可塑性プラスチック管の接
合装置。 - 【請求項２】 前記オービタル振動発生手段は、 軸部とクランク部を有し、これらの軸部とクランク部の
軸心が偏心してなるクランク軸と、 前記クランク軸の軸部に回転を与えるためのモータと、 前記クランク軸のクランク部に取り付けられたベアリン
グと、 前記管端部を保持するクランプであって、前記ベアリン
グの外周と一体に形成されて前記ベアリングと連動して
動くオービタル振動クランプとを備えることを特徴とす
る請求項１記載の熱可塑性プラスチック管の接合装置。 - 【請求項３】 前記オービタル振動クランプが少なくと
も３点で支持されることを特徴とする請求項２記載の熱
可塑性プラスチック管の接合装置。 - 【請求項４】 １対の熱可塑性プラスチック管を同一軸
心で保持するクランプ手段と、 前記クランプ手段で保持された１対の熱可塑性プラスチ
ック管の接合端面を加圧接触させる加圧手段と、 前記１対の熱可塑性プラスチック管の一方もしくは双方
の管端部付近に取り付けられ、前記管端部に直線状の軌
道を描く振動を与える直線振動発生手段とを備えたこと
を特徴とする熱可塑性プラスチック管の接合装置。 - 【請求項５】 前記直線振動発生手段は、 油圧サーボ弁および前記油圧サーボ弁の出力を受けて直
線往復運動を行うアクチュエータと、 前記アクチュエータに連結されて前記管端部を保持する
直線振動クランプとを備えることを特徴とする請求項４
記載の熱可塑性プラスチック管の接合装置。 - 【請求項６】 前記アクチュエータの振動周波数を１０
０〜１５０Ｈｚとすることを特徴とする請求項５記載の
熱可塑性プラスチック管の接合装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10100706A JP2946414B1 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 熱可塑性プラスチック管の接合装置 |
| US09/059,312 US6029727A (en) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | Jointing apparatus of thermo plastic pipes |
| TW087108108A TW448099B (en) | 1998-04-13 | 1998-05-26 | A jointing apparatus of thermo plastic pipes |
| CA002239845A CA2239845C (en) | 1998-04-13 | 1998-06-08 | A jointing apparatus of thermo plastic pipes |
| CN98102998A CN1078526C (zh) | 1998-04-13 | 1998-06-16 | 热塑性塑料管的连接装置 |
| HK00100549A HK1021518A1 (en) | 1998-04-13 | 2000-01-28 | A jointing apparatus of thermo plastic pipes |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10100706A JP2946414B1 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 熱可塑性プラスチック管の接合装置 |
| US09/059,312 US6029727A (en) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | Jointing apparatus of thermo plastic pipes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2946414B1 JP2946414B1 (ja) | 1999-09-06 |
| JPH11291352A true JPH11291352A (ja) | 1999-10-26 |
Family
ID=26441681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10100706A Expired - Fee Related JP2946414B1 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | 熱可塑性プラスチック管の接合装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6029727A (ja) |
| JP (1) | JP2946414B1 (ja) |
| CN (1) | CN1078526C (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100407541B1 (ko) * | 2001-04-30 | 2003-12-01 | 주식회사 뉴보텍 | 연속사출 성형과정의 이중벽 주름관체 절단시스템의절단장치 |
| KR100423007B1 (ko) * | 2001-04-30 | 2004-03-12 | 주식회사 뉴보텍 | 연속압출 성형과정의 이중벽 주름관체 절단시스템의 삽지장치 |
| KR100434969B1 (ko) * | 2001-04-30 | 2004-06-07 | 주식회사 뉴보텍 | 연속압출 성형과정의 이중벽 주름관체 절단시스템 |
| JP2006501069A (ja) * | 2002-09-30 | 2006-01-12 | フエースト−アルピーネ・シーネン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 振動摩擦溶接による棒の金属結合方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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