JPWO2002060675A1 - シート溶着機 - Google Patents

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寛治 伊東
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Abstract

本発明によるシート溶着機は、上下のシート材料の縁部に伝熱接触して縁部を加熱溶融する楔型加熱具と、加熱具の収斂部に近接して配置された上下一対の加圧ローラとを備えており、加熱具及び加圧ローラにより２枚のシート材料の縁部を連続的に溶着する。シート溶着機は、圧縮空気源に接続した圧縮空気吐出管を備え、吐出管は、加熱具の中央部において収斂部からシート材料の走行方向に突出する。吐出管の先端部は、加圧ローラのニップに延入してニップを貫通し、シート材料の走行方向前方に向かって圧縮空気を吐出する。重なり合うシート材料の縁部には、２列の連続溶融帯が形成され、縁部は相互溶着される。同時に、圧縮空気を充填したチャンネルが左右の溶融帯の間に形成される。本発明の溶着機によれば、チャンネル内の空気の漏出を溶着作業中に検出しながら溶着作業を遂行できるので、溶着不良の発生後、直ちに溶着不良箇所を特定し、補修等を行うことができる。

Description

技術分野
本発明は、シート溶着機に関するものであり、より詳細には、楔型加熱具及び加圧ローラにより２枚のシート材料の縁部を連続的に溶着するシート溶着機に関するものである。
背景技術
熱溶着可能な塩化ビニル樹脂シート等の熱可塑性樹脂シート材料が、地盤の改良、トンネル等の構造物の止水、排水又は保護のための防水シートとして、或いは、ドーム又はテントを形成する膜材料として、土木又は建築工事において実用に供されている。広範な領域に防水シートを施工する場合、一般には、複数の防水シートの縁部を互いに重ね合せた状態で縁部同士を互いに熱溶着し、これにより、連続する広域面積の防水シートを施工することができる。
シート材料を溶着する熱溶着機として、例えば、特開平１０−１２８８５０号（特願平８−２８９６６６号）又は特開平７−３１４５５８号（特願平６−１３３７１３号）に開示される形式のシート溶着機が知られている。シート溶着機は、上下一対の加圧ローラと、シート材料の縁部を加熱する加熱具とを備える。加熱具によって熱溶融したシート材料の縁部は、加圧ローラの間で狭圧され、一体的に接合される。この形式のシート溶着機は、一列の熱溶着帯によって二枚のシートの縁部を接合するように構成されており、このため、溶着帯の接合不良を容易に検査し難い欠点がある。
他の形式のシート溶着機として、平行な二列の溶着帯によってシート材料の縁部を接合する複列式のシート溶着機が知られている。複列式シート溶着機は、連続する未溶着部分を左右の溶着帯の間に形成し、未溶着部分は、空気を封入可能な連続チャンネルを形成する。検査用圧縮空気が、溶着作業完了後にチャンネル内に封入され、溶着帯の接合不良の検査が実施される。溶着帯の溶着不良又は欠陥等が生じていた場合、圧縮空気は溶着不良部分から漏出するので、溶着不良箇所の補修、或いは、再度の溶着作業を行うことが可能となる。
図５Ａ、図５Ｂ及び図６Ａは、複列式シート溶着機の溶着機構を示す斜視図及び断面図であり、図６Ｂは、溶着したシートの検査方法を示す平面図である。
図５Ａ及び図５Ｂに示す如く、シート溶着機の溶着機構５０は、電気発熱線（図示せず）を内蔵した楔型加熱具５５を備えるとともに、加熱具５５の先端部近傍に配置された上下の加圧ローラ５１Ｒ、５２Ｒ：５１Ｌ、５２Ｌを備える。左右の加圧ローラ５１Ｒ、５１Ｌ：５２Ｒ、５２Ｌは、小径軸部５３によって相互連結される。加熱具５５の収斂部５９から前方に延びる板状舌片５４が、上下の軸部５３の間から前方に突出する。
加圧ローラ５１：５２は、電動モータ５６の駆動トルクによって矢印方向に回転駆動し、シートＷ１：Ｗ２は、図６Ａに示す如く、矢印方向に相対移動する。上下のシートＷ１：Ｗ２の縁部Ａ１：Ａ２が、高温の加熱具５５の上面及び下面に接触して熱溶融し、上下の加圧ローラ５１：５２の間で狭圧され、圧着する。図５Ｂに示すように、舌片５４が、溶着機構５０の中心部においてシートＷ１：Ｗ２を分離する結果として、未溶着部分Ｃが、左右の溶着帯Ｂ１：Ｂ２の間に形成される。未溶着部分Ｃは、検査用圧縮空気を封入可能な連続チャンネルを構成する。
溶着作業完了後の検査は、図６Ｂに示す如く、チャンネルＣの端部Ｅを気密処理し、圧縮空気流路６１を備えた検査針６０をチャンネルＣに突刺すことにより実施される。流路６１の空気吐出孔６２は、圧縮空気ＣＡをチャンネルＣ内に吐出し、チャンネルＣ内に圧縮空気を充填する。溶着帯Ｂの溶着不良箇所が存在した場合、圧縮空気が外界に漏出するので、溶着不良の有無を検出することができる。
しかしながら、このような溶着方法では、溶着不良の検査は、全溶着工程が完了した後に実施しなければならず、しかも、このような段階では、溶着不良を検出し得たとしても、溶着箇所を具体的に特定し難く、このため、溶着不良箇所を発見すべく再検査を実施するか、或いは、疑わしい溶着部分を含めて広範な接合帯部分を再溶着しなければならない。
また、上記構造の溶着機構によれば、シート縁部の接合幅Ｘは、２列の加圧ローラ及びローラ間の軸部を含む溶着機構の全幅を超えた比較的広幅の寸法を要する。このため、シートの重ね合せ幅Ｘが大きく、シート材料の無駄が生じる。
更に、上記構造の溶着機構は、相互間隔を隔てた２列の加圧ローラを備えることから、溶着帯がシート形状に相応して転向又は湾曲する場合、溶着機の方向転換時に左右のローラに回転差が生じ、円滑に方向転換し難い。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶着作業と同時に溶着不良検査を実施することができるシート溶着機を提供することにある。
本発明は又、シートの接合幅を減少し、シート材料の有効使用を可能にするシート溶着機を提供することを目的とする。
本発明は更に、溶着帯の湾曲又は転向に適応して円滑に方向転換することができるシート溶着機を提供することを目的とする。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明は、楔型加熱具及び加圧ローラにより２枚のシート材料の縁部を連続的に溶着するとともに、溶着帯の溶着不良検査のために流体を封入可能なチャンネルを２列の溶着帯の間に形成するシート溶着機において、
上下のシート材料（Ｗ１：Ｗ２）の縁部（Ａ１：Ａ２）に伝熱接触して該縁部を加熱溶融する楔型加熱具（１５）と、該加熱具の収斂部（１９）に近接して配置された上下一対の加圧ローラ（１１、１２）と、前記加熱具の中央部において前記収斂部から前記シート材料の走行方向に突出する圧縮空気吐出管（２０）とを備え、前記吐出管の先端部（２５）は、前記加圧ローラのニップ（Ｎ）に延入して該ニップを貫通し、前記シート材料の走行方向前方に向かって圧縮空気（ＣＡ）を吐出することを特徴とするシート溶着機を提供する。
上記構成のシート溶着機によれば、シート材料の縁部は、加熱具により溶融した直後に加圧ローラによって狭圧され、圧着する。圧縮空気吐出管は、吐出管に接する上下のシート材料を分離するとともに、先端部から吐出する圧縮空気により、連続する未溶着帯を形成する。未溶着帯は、加圧ローラが形成する溶着帯（Ｂ１：Ｂ２）を左右に分割する連続チャンネル（Ｃ）を構成し、チャンネル内には、圧縮空気が封入される。シート溶着機によるシート圧着作業の間に溶着不良が生じた場合、チャンネル内の圧縮空気は、外界に放出され、チャンネルは、空気弾性を喪失するので、溶着不良の発生は、直ちに検出される。
また、上記構成のシート溶着機は、単一列の加圧ローラにより二列の溶着帯を形成することができるので、シート縁部の重なり幅（接合幅Ｘ）は、単一の加圧ローラの幅を僅かに超える寸法に低減ないし縮小することができる。更に、単一列の加圧ローラを備えた上記シート溶着機は、左右のローラの回転差に起因する方向転換の困難性を解消するので、溶着帯の湾曲又は転向に適応して円滑に方向転換し得る。
本発明の好適な実施形態によれば、上記加圧ローラとして、金属製の円柱形ローラが使用される。変形例として、加圧ローラは、耐熱性を有する樹脂、ゴム又はエラストマー製の円柱形ローラからなる。所望により、圧縮空気吐出管に相応する加圧ローラの領域に周溝（４０）を形成しても良い。周溝は、吐出管を挿入したシート材料部分の圧縮力を局所的に解放し、該シート材料部分の弾性変形による上記チャンネルの形成を容易にする。
好ましくは、圧縮空気吐出管は、円形断面の金属管からなり、吐出管の先端面は、真円形開口部を形成する。吐出管の先端部を偏平化し且つ幅方向に拡開し、吐出管先端面を楕円形又は長円形開口部の形態に成形しても良い。
他の観点より、本発明は、楔型加熱具及び加圧ローラにより２枚のシート材料の縁部を連続的に溶着し、２列の溶着帯を形成するともに、流体封入可能なチャンネルを前記溶着帯の間に形成し、圧縮空気を前記チャンネルに充填して溶着帯の溶着不良を検査するシート溶着方法において、
楔型加熱具の中心領域に圧縮空気吐出管を配置し、該吐出管から圧縮空気を吐出しながら、前記加熱具によりシート材料の縁部を加熱溶融し且つ前記加圧ローラにより前記縁部を狭圧し、
重なり合う前記シート材料の縁部に２列の連続溶融帯を形成して該縁部を溶着すると同時に、圧縮空気を充填したチャンネルを前記溶融帯の間に形成し、前記チャンネル内の空気の漏出を検出することにより、溶着作業中に溶着不良を検査することを特徴とするシート溶着方法を提供する。
発明を実施するための最良の形態
図１乃至図３には、本発明の好適な実施形態を示すシート溶着機が図示されている。
シート溶着機１は、手指で握持可能な操作ハンドル部２と、ハンドル部２に一体的に連結した本体３と、本体３に取付けられた電動モータ４とを備える。電源コード５が、ハンドル部２の先端部に接続される。本体３のサイドカバー６が、本体３の両側に取付けられ、溶着機構１０が、サイドカバー６の内側に配置される。溶着機構は、上下一対の加圧ローラ１１、１２、楔型加熱具１５および圧縮空気吐出管２０を備える。
電源コード５は、バッテリー、外部電源又は変圧器に接続され、本体５は、供給電力を受電する電気回路３０（図３）を内蔵する。電気回路３０は、電動モータ４及び加熱具１５を手動操作する手動操作スイッチ７、電動モータ４の回転数又は変速機構を制御する速度制御手段、加熱具１５の表面温度を制御する温度制御手段、更には、圧縮空気吐出管２０の空気吐出量を制御する空気量制御手段を備え、電動モータ４及び加熱具１５の作動を制御する。
サイドカバー６の内側面には、電動モータ４の駆動軸の回転を加圧ローラ１１、１２の中心軸１３、１４に伝達する動力伝達機構９（図３）が配設され、電動モータ４の駆動トルクは、矢印で示す方向の加圧ローラ１１、１２の回転に変換する。
溶着機構１０を構成する加熱具１５は、図３に示す如く、加圧ローラ１１、１２のニップ部分において収斂する楔形態に成形され、圧縮空気吐出管２０は、加熱具１５の幅方向中央部を貫通し、収斂部１９から前方に突出する。加熱具１５は、電気発熱線１６を内蔵し、電気発熱線１６は、電気回路３０に接続される。電気発熱線１６の通電により、加熱具１５の上面１７及び下面１８が加熱される。
加圧ローラ１１、１２は、収斂部１９に近接して配置され、加熱具１５の中心平面に対して上下対称に位置決めされる。各加圧ローラ１１、１２の外周面には、ローレットが付けられる。収斂部１９は、加圧ローラ１１、１２のニップ内に延入し、収斂する。加圧ローラ１１、１２のニップ寸法Ｎは、シート材料Ｗ１：Ｗ２を適切な厚さに狭圧する寸法に設定され、圧縮空気吐出管２０は、加熱具１５の中心部を貫通してニップ内に延入する。吐出管２０の基端部は、圧縮空気給送管２１を介して圧縮機２２に接続され、吐出管２０の先端部２５は、加圧ローラ１１、１２のニップ間隙を貫通し、ニップの僅かに前方にて終端する。圧縮空気源を構成する圧縮機２２は、本体３の部分に内蔵しても、或いは、装置外に配置し、圧縮空気搬送管を介して本体３内の制御弁に接続しても良い。
図４Ａには、圧縮空気吐出管２０の先端部２５の形状が例示されている。先端部２５は、吐出管２０を垂直に切断した円形断面を有し、吐出管２０の圧縮空気を前方に吐出する。図４Ｂに示す如く、先端部２５の高さ寸法Ｐを低減すべく、先端部２５を偏平化し、横長の楕円形又は長円形断面に成形しても良い。
吐出管２０の直径は、０．５〜３．０ｍｍの範囲内の所定直径、例えば、２ｍｍの直径を有し、圧縮空気の空気圧は、１．５〜３．０ｋｇ／ｃｍ２（Ｇ）の範囲内の圧力、例えば、２．０ｋｇ／ｃｍ２（Ｇ）に設定される。シート材料Ｗ１：Ｗ２は、一般には、１．０〜５．０ｍｍの範囲内の厚さを有し、通常は、２．０〜３．０ｍｍ程度の厚さを有するものが、比較的多くの施工現場で使用される。加圧ローラ１１、１２のニップ寸法Ｎは、１．５〜７．０ｍｍ程度の寸法に設定され、好ましくは、３．０〜５．０ｍｍ程度の寸法に設定される。また、加圧ローラ１１、１２の幅は、１０ｍｍ〜４０ｍｍ程度の範囲内の寸法、好ましくは、１５ｍｍ以下に設定される。所望により、加圧ローラ１１、１２の幅を１０ｍｍ程度に設定することも可能である。
加圧ローラ１１、１２として、金属製円筒体、或いは、耐熱性を有する樹脂、ゴム又はエラストマー製の円筒体が使用される。樹脂、ゴム又はエラストマー製ローラを使用した場合、空気吐出管２０を配置した部分の膨らみをローラ表面の弾性変形により或る程度まで吸収することができるので、有利である。ローラを形成する樹脂、ゴム又はエラストマーとして、耐熱温度が３００℃以上、好ましくは、５００℃以上の物性を有するものが採用される。
次に、シート溶着機１の作動について説明する。
シート溶着機１は、２枚のシート材料Ａ１、Ａ２の接合部にセットされる。上側のシート材料Ｗ１は、加熱具１５の上面に沿って加圧ローラ１１、１２のニップＮに挿入され、下側のシート材料Ｗ２は、加熱具１５の下面に沿って加圧ローラ１１、１２のニップＮに挿入される。ハンドル部２の手動操作スイッチ７を加熱位置に切換えることにより、加熱具１５の電気発熱線１６に通電し、加熱具１５の上面及び下面をシート材料Ｗ１：Ｗ２の溶融温度に加熱することができる。手動操作スイッチ７をモータ駆動位置に切換えることにより、電動モータ４が更に作動する。上下の加圧ローラ１１、１２は、矢印方向に回転し、ニップ間にシート材料Ｗ１：Ｗ２を引込み、狭圧する。対向する面が熱溶融したシート材料Ｗ１：Ｗ２は、加圧ローラ１１、１２の圧力下に圧接し、接合する。シート溶着機１をシート材料Ｗ１：Ｗ２の縁部Ａ１：Ａ２に沿って一定の速度で移動することにより、重なり合うシート材料Ｗ１：Ｗ２の縁部Ａ１：Ａ２を連続的に溶着することができる。
この溶着作業の間、圧縮空気吐出管２０は、圧縮空気を吐出し続ける。吐出管２０の先端部２５から吐出した圧縮空気は、熱溶融したシート材料Ｗ１：Ｗ２を局所的に冷却するとともに、圧縮空気流は、両者の相互接着を阻止する。この結果、吐出管２０の軸線を中心とした所定幅ＹのチャンネルＣが形成されるとともに、２列の溶着帯Ｂ１：Ｂ２が、チャンネルＣの両側に形成される。
このようなシート溶着機１によれば、チャンネルＣの先端部Ｅを気密処理した状態で溶着作業を遂行することにより、溶着作業中に生じ得る溶着不良をその場で直ちに発見することができる。即ち、溶着不良箇所が発生した場合、チャンネルＣの空気圧が急激に低下し、チャンネルＣ部分のシート材料Ｗ１：Ｗ２は、即座に空気弾性又は反発力を喪失するので、溶着作業者は、溶着作業を中断し、溶着不良箇所を即座に補修すれば良い。
また、上記構成のシート溶着機１では、単一のローラ１１、１２の幅を僅かに超えるシート材料Ｗ１：Ｗ２の接合幅Ｘ（重ね代）を確保すれば良いので、シート材料Ｗ１：Ｗ２の接合幅を低減し、シート材料を有効に使用することができる。
更に、上記構成のシート溶着機１は、上側及び下側の単列ローラ１１、１２により溶着作業を遂行するので、接合部が湾曲し又は転向する場合に、円滑に方向転換することができる。このため、接合部の湾曲又は転向に適応した連続溶着作業を比較的容易に実施することができる。
図４Ｃは、溶着機構１０の変形例を示す正面図である。
本例の加圧ローラ１１、１２は、幅方向中央部において局所的に縮径しており、加圧ローラ１１、１２の全周に亘って延びる弧状断面の周溝４０が、圧縮空気吐出管２０に相応する位置に形成される。上下の周溝４０は、シート材料Ｗ１：Ｗ２の弾性変形を可能にし、吐出管２０によるチャンネルＣの形成を容易にする。なお、周溝４０を凹形（角形）断面形状に成形しても良い。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であり、該変形例又は変更例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。
例えば、圧縮空気吐出管は、必ずしも加熱具の幅方向中心線上に位置決めする必要はなく、加熱具の幅方向中心から左右に若干ずれた位置に吐出管を位置決めしても良い。
また、収斂部からの圧縮空気吐出管の突出寸法、或いは、突出管先端部の位置を可変制御し又は調節すべく吐出管の支持構造を適宜設計変更しても良く、例えば、吐出管を相対変位可能に加熱具に支持するように加熱具及び吐出管の構造を設計することができる。
産業上の利用可能性
本発明の上記構成によれば、溶着作業の進行中に溶着不良検査を実施することができるシート溶着機が提供される。本発明のシート溶着機は、シートの接合幅を減少し、シート材料の有効使用を可能にするとともに、溶着帯の湾曲又は転向に適応した溶着機の円滑な方向転換を可能にする。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは、本発明の好適な実施形態を示すシート溶着機の全体斜視図であり、図１Ｂは、シート溶着機の溶着機構を示す斜視図である。
図２Ａは、溶着機構の正面図であり、図２Ｂは、溶着機構の平面図である。
図３Ａは、図２ＡのＩ−Ｉ線における断面図であり、図３Ｂは、図２ＡのＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
図４Ａは、図１に示す空気吐出管の先端部の構造を示す斜視図であり、図４Ｂは、空気吐出管の変形例を示す斜視図であり、図４Ｃは、溶着機構の加熱ローラの変形例を示す正面図である。
図５Ａ及び図５Ｂは、従来の溶着機構を示す斜視図及び正面図である。
図６Ａは、図５ＢのＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図であり、図６Ｂは、従来の溶着機構を用いて溶着したシートの検査方法を示す平面図である。

Claims (9)

  1. 楔型加熱具及び加圧ローラにより２枚のシート材料の縁部を連続的に溶着するとともに、溶着帯の溶着不良検査のための流体を封入可能なチャンネルを２列の溶着帯の間に形成するシート溶着機において、
    上下のシート材料の縁部に伝熱接触して該縁部を加熱溶融する楔型加熱具と、該加熱具の収斂部に近接して配置された上下一対の加圧ローラと、前記加熱具の中央部において前記収斂部から前記シート材料の走行方向に突出する圧縮空気吐出管とを備え、前記吐出管の先端部は、前記加圧ローラのニップに延入して該ニップを貫通し、前記シート材料の走行方向前方に向かって圧縮空気を吐出することを特徴とするシート溶着機。
  2. 前記加圧ローラは、ローレットを付した金属製円筒体からなることを特徴とする請求項１に記載のシート溶着機。
  3. 前記加圧ローラは、耐熱性を有する樹脂、ゴム又はエラストマー製の円筒体からなることを特徴とする請求項１に記載のシート溶着機。
  4. 前記吐出管に相応する前記加圧ローラの中央領域には、該加圧ローラの全周に亘って延びる周溝が形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシート溶着機。
  5. 前記吐出管は、円形断面の金属管からなり、該吐出管の先端面は、真円形開口部を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート溶着機。
  6. 前記吐出管の先端部は偏平化し且つ幅方向に拡開し、吐出管先端面は、楕円形又は長円形開口部を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート溶着機。
  7. 楔型加熱具及び加圧ローラにより２枚のシート材料の縁部を連続的に溶着し、２列の溶着帯を形成するともに、流体封入可能なチャンネルを前記溶着帯の間に形成し、圧縮空気を前記チャンネルに充填して溶着帯の溶着不良を検査するシート溶着方法において、
    楔型加熱具の中心領域に圧縮空気吐出管を配置し、該吐出管から圧縮空気を吐出しながら、前記加熱具によりシート材料の縁部を加熱溶融し且つ前記加圧ローラにより前記縁部を狭圧し、
    重なり合う前記シート材料の縁部に２列の連続溶融帯を形成して該縁部を溶着すると同時に、圧縮空気を充填したチャンネルを前記溶融帯の間に形成し、前記縁部からの空気の漏出を検出することにより、溶着作業中に溶着不良を検査することを特徴とするシート溶着方法。
  8. 前記溶着帯の溶着不良が検出されたときに、シート溶着作業を中断して溶着不良箇所を補修するとともに、補修後に前記溶着作業を続行することを特徴とする請求項７に記載のシート溶着方法。
  9. 前記加圧ローラの幅を１５ｍｍ以下に設定し、２列の溶着帯の全幅（Ｘ）を１５ｍｍ以下に設定することを特徴とする請求項７又は８に記載のシート溶着方法。
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