[go: up one dir, main page]

JP4113752B2 - 接合装置 - Google Patents

接合装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4113752B2
JP4113752B2 JP2002279896A JP2002279896A JP4113752B2 JP 4113752 B2 JP4113752 B2 JP 4113752B2 JP 2002279896 A JP2002279896 A JP 2002279896A JP 2002279896 A JP2002279896 A JP 2002279896A JP 4113752 B2 JP4113752 B2 JP 4113752B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joint
laser
rail member
peripheral surface
outer peripheral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002279896A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2004114456A (ja
Inventor
順 早川
京司 国府田
広美 栖原
利治 大木
勉 片山
Original Assignee
株式会社ファインディバイス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ファインディバイス filed Critical 株式会社ファインディバイス
Priority to JP2002279896A priority Critical patent/JP4113752B2/ja
Publication of JP2004114456A publication Critical patent/JP2004114456A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4113752B2 publication Critical patent/JP4113752B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16—Laser beams
    • B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1654—Laser beams characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16—Laser beams
    • B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1635—Laser beams characterised by the way of heating the interface at least passing through one of the parts to be joined, i.e. laser transmission welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16—Laser beams
    • B29C65/1677—Laser beams making use of an absorber or impact modifier
    • B29C65/1683—Laser beams making use of an absorber or impact modifier coated on the article
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/114—Single butt joints
    • B29C66/1142—Single butt to butt joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/52—Joining tubular articles, bars or profiled elements
    • B29C66/522—Joining tubular articles
    • B29C66/5221—Joining tubular articles for forming coaxial connections, i.e. the tubular articles to be joined forming a zero angle relative to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/52—Joining tubular articles, bars or profiled elements
    • B29C66/522—Joining tubular articles
    • B29C66/5229—Joining tubular articles involving the use of a socket
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/65—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles with a relative motion between the article and the welding tool
    • B29C66/652—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles with a relative motion between the article and the welding tool moving the welding tool around the fixed article
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B29C66/73921—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/912—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9121—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature
    • B29C66/91211—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature with special temperature measurement means or methods
    • B29C66/91218—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature with special temperature measurement means or methods using colour change, e.g. using separate colour indicators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/912—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9121—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature
    • B29C66/91221—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/3404—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" characterised by the type of heated elements which remain in the joint
    • B29C65/342—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" characterised by the type of heated elements which remain in the joint comprising at least a single wire, e.g. in the form of a winding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/34—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement"
    • B29C65/3472—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" characterised by the composition of the heated elements which remain in the joint
    • B29C65/3476—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated elements which remain in the joint, e.g. "verlorenes Schweisselement" characterised by the composition of the heated elements which remain in the joint being metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は管材の接合技術に係り、特に、一対の管材の端部を継手内に嵌装させた状態で継手の表面にレーザビームを照射することより、各管材と継手との間を融着させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平９−239839
【特許文献２】
特開2000−320984
ガス管や水道管などの管材を接合するに際し、これまでは図１２に示す電気溶着用継手60が用いられてきた。この継手60は合成樹脂製の筒状体62を備え、その内周面に沿って電熱線64がコイル状に埋設された構造を備えている。
この筒状体62の一端開口部から一方の管材66の端部を挿入させると共に、他端開口部から他方の管材68の端部を挿入させた状態で、電熱線64の両端子70,72に所定の電圧を印加すると、電熱線64からのジュール熱によって筒状体62の内周面と管材66,68の外周面間が溶着する仕組みである。
この電気溶着用継手60を用いることにより、スペースの限られたガス管や水道管の敷設現場において管材同士を接合することが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この接合方法にあっては、上記のように接合個所毎に電熱線64を内装した電気溶着用継手62を用いる必要があり、その分コスト高となるのはもちろん、電熱線64が使い捨てとなるため省資源の観点からも問題があった。
また、ガス管や水道管としての性格上、継ぎ目部分から僅かでも漏れが生じてはならないのであるが、従来の接合方法では完全に溶着されたか否かをその場で簡単にチェックできないという問題があった。実際、電熱線64による加熱の場合には部分によって温度ムラが生じ易く、筒状体62の内周面と管材66,68の外周面との間を均一に接合することが困難であった。
さらに、電熱線64からの加熱によって溶着を完了した後には、接合部分を自然冷却させる必要があり、つぎの工程に移行するまでに相当の待ち時間を要し、作業性に劣るという問題もあった。
【０００４】
このように使い捨ての電熱線64を内蔵した電気溶着用継手60を用いる代わりに、バイブレーション法やバット法など機械的な接合方法も提案されてはいるが、何れも作業性や所要時間などの点で満足のいくものではなかった。
あるいは、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂よりなる管材と継手を過激な溶剤を用いて溶着させることも理論的には可能であるが、健康被害や環境汚染の観点から実際上は利用できなかった。
【０００５】
この発明は、従来の接合方法が抱えていた上記問題点を解決するために案出されたものであり、使い捨ての電熱線や危険な溶剤を用いることなく、管材同士を敷設現場において簡易迅速に接合可能であり、さらに接合具合を容易にチェックできる技術を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明に係る管材の接合方法は、少なくとも外周面が樹脂より構成された一対の管材を、レーザビーム及び可視光の透過性を備えた樹脂製の継手を介して接合するに際し、上記継手の内周面及び管材の外周面の少なくとも一方にレーザ吸収体を配置させる工程と、上記継手の開口部に管材の一端を挿入する工程と、上記継手の外周面側からレーザビームを照射して、継手の内周面と管材の外周面との間に介装されたレーザ吸収体を加熱する工程と、上記レーザ吸収体からの伝導熱によって継手の内周面及び管材の外周面との間を融着させる工程とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
このように、継手の外周面にレーザビームを照射し、レーザ吸収体の発熱作用によって継手の内周面と管材の外周面管を融着させる方法であるため、従来のように電熱線を用いることなく、管材同士を継手を介して接合可能となる。
また、レーザ発振源として装置全体の小型軽量化が可能な半導体レーザを用いることにより、現場施工も可能となる。
レーザによる加熱処理は瞬間的かつ局所的なものであるため、長い冷却時間を確保することなく、つぎの作用に移行できる利点も有する。
さらに、継手が可視光に対する透過性を備えているため、レーザ吸収体の発熱に基づく管材と継手との融着具合を外部から視認でき、接合不良個所を発見した場合にはその場で対処可能となる。上記レーザ吸収体として、レーザビームの照射によって変色する物質を用いることにより、より明確に融着具合を確認することができる。
【０００８】
また、この発明に係る接合装置は、レーザビーム及び可視光の透過性を備えた樹脂製の継手の開口部に、少なくとも外周面が樹脂より構成された管材の一端を挿入させると共に、上記継手の内周面と管材の外周面との間にレーザ吸収体を配置させた連結体の接合装置であって、切欠部を備えた円形状のレール部材と、上記切欠部からレール部材内に導入された上記連結体を、レール部材の中心部において固定する手段と、上記レール部材に摺動自在に係合され、上記継手の外周面にレーザビームを照射するレーザヘッドと、上記レーザヘッドを上記レール部材に沿って移動させる手段と、上記レール部材を左右に必要量回動させる手段と、上記レール部材を前後に必要量移動させる手段とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
上記レール部材の中心部に管材と継手との連結体を固定配置し、レーザヘッドをレール部材に沿って移動させながらレーザビームを照射させると、継手の外周面にレーザビームが入射する。そして、継手を透過したレーザビームによってレーザ吸収体が加熱されると、その伝導熱によって継手の内周面と管材の外周面との間が融着する。
上記連結体は円形のレール部材の中心部に配置固定されているため、レーザヘッドとレーザビームの入射位置との間の距離は常に一定となる。
上記レール部材には連結体を導入するための切欠部が設けられているため、レーザヘッドの移動だけでは継手の外周面における円周上に未入射部分が残ることとなる。これに対しては、レール部材自体を所定の方向に所定の角度で回動させた後、レーザヘッドを反対方向に移動させることで対処可能となる。
また、レール部材を前後方向に移動させることにより、継手の外周面における円周と交差する方向にレーザビームを照射することが可能となる。
【００１０】
上記レール部材及びレーザヘッドを複数設けると共に、各レーザヘッドによって上記継手の外周面における同一円周上にレーザビームを照射可能となるように各レール部材及びレーザヘッドを位置決め配置することにより、接合作業の効率化を実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る管材の接合方法を添付図面に沿って説明する。まず、図１及び図２に示すように、筒状の継手10の両端開口部に接合対象となる第１の管材12及び第２の管材14の一端をそれぞれ挿入し、連結体16を形成する。
上記継手10は、レーザビーム及び可視光に対する透過性を備えた樹脂材より構成される。ただし、継手10は完全な透明体である必要はなく、半透明体であってもよい。
上記第１の管材12及び第２の管材14は、それぞれポリエチレンやナイロン１２等の合成樹脂材よりなり、その端部外周面にはレーザ吸収体18が膜状に被着形成されている。このレーザ吸収体18は、例えば樹脂粉末にメチルエチルケトン及びフタロシアン系色素を混入させたものよりなる。
以上の結果、継手10の内周面と各管材12,14の端部外周面との間には、レーザ吸収体18が介装されることとなる（図２）。
【００１２】
つぎに、図３に示すように、上記連結体16を第１の接合装置20内に装填する。
この第１の接合装置20は、少なくともレーザヘッド22と、該レーザヘッド22をガイドするためのレール部材24と、開閉可能な３個の把持部材26を備えたチャック機構28とを備えている。
上記レール部材24は、ステンレスやアルミニウム等の金属材よりなり、一部が切り欠かれた円形状を備えている。
また、図４に示すように、レール部材24はガイド溝30を備えており、このガイド溝30にはレーザヘッド22の移送用ホイール32が嵌合されている。
【００１３】
レーザヘッド22には、電動モータを内蔵した駆動ボックス34が接続されており、当該モータの駆動軸36は上記ホイール32の中心に接続されている。
レーザヘッド22の後端部には、可撓性を備えたケーブル38が接続されている。このケーブル38内には、図示しないレーザ発振機（例えば半導体レーザ発振機）から出力されたレーザビームを伝送するための光ファイバと、上記モータに電源電圧を供給するための電源線が収納されている。
上記電動モータを駆動させることにより、レーザヘッド22はレール部材24に沿って円形軌道を移動可能となされている。
【００１４】
上記レール部材24の背面には、複数本のロッド40が連結されている。
これらのロッド40は、図示しない駆動機構の作用により、それぞれレール部材24の円周に沿って左右に回動すると共に、前後にもスライドするように仕組まれている。
この結果、レール部材24は各ロッド40のスライド動作に呼応して前後に必要量移動可能となり、また各ロッド40の回動動作によって左右に必要量回転可能となされている。
【００１５】
つぎに、図５に示すように、チャック機構28の把持部材26をレール部材24中心方向に閉めて連結体16の外周面を保持した後、レーザビームＬを連続照射させながらレーザヘッド22をレール部材24に沿って移動させる。
この結果、継手10の外周面に沿ってレーザビームＬが照射され、継手10を透過したレーザビームＬによってレーザ吸収体18が加熱される。このレーザ吸収体18からの伝動熱により、第１の管材12の外周面と継手10の内周面が溶融し、両者間が気密に接合される。
ただし、上記のようにレール部材24は完全な円形をなしておらず、連結体16を導入するための切欠部42が形成されているため、レーザビームＬは継手10の外周面を一周することができず、一定の未接合部44が生じる。
【００１６】
このため、レーザヘッド22がレール部材24の終端部45に到達した時点で、図６に示すように、レール部材24自体を左方向に所定角度回動させた後、レーザヘッド22を逆方向に移動させる。
この結果、継手10の表面における未接合部44に対し、レーザビームＬを確実に照射することが可能となる。
【００１７】
上記のようにして、継手10と一方の管材12のとの間を接合した後、上記ロッド40を前後方向に必要量移動させ、同様の接合動作を複数回繰り返すことにより、各管材12,14と継手10との間を複数箇所において接合可能となる。
また、レール部材24の一点にレーザヘッド22を固定した状態で、ロッド40の作用によってレール部材24を前後に移動させると同時にレーザヘッド22からレーザビームＬを照射させることにより、継手10と各管材12,14との間を格子状に接合することが可能となる。この結果、管材12,14と継手10との接合強度を飛躍的に高めることができる。
【００１８】
上記レーザ吸収体18は、フタロシアン系色素の影響で通常は薄緑色を備えているが、レーザビームＬの照射によって加熱・溶融され、上下の樹脂間を融着させた後は無色透明に変色するという特性を備えている。
このため、図７の(ａ)に示すように、接合前の時点においてはレーザ吸収体18の色彩が継手10を透過して表面に浮き出ている。
つぎに、(ｂ)に示すように、レーザヘッド22からレーザビームＬを照射して継手10と管材12,14間を融着させた後は、その照射部分が透明化することにより、円環状の融着ラインαが現れることとなる。因みに、(ｂ)においてはレール部材24を前後に移動させることにより、複数の融着ラインαが円周に沿って形成されている様子が描かれている。
また、(ｃ)においては、レール部材24を前後に移動させつつレーザビームＬを照射することにより、格子状の融着ラインαが現れた状態を示している。
【００１９】
上記のように、レーザビームＬの照射による接合が完了した部分には融着ラインαが現れ、これを継手10の表面から視認することが可能となるため、配管の施工現場において簡単に接合具合をチェックすることが可能となる。
また、レーザビームＬの照射による加熱・溶融はきわめて瞬時に完了するため、電熱線によって加熱・溶融する場合に比べて冷却時間を大幅に短縮することができる。
【００２０】
上記のように、レーザビームＬの照射による接合が完了した際に無色透明の融着ラインαが現れるように構成する代わりに、図８の(ａ)〜(ｃ)に示すように、有色の融着ラインβが現れるように構成することも当然に可能である。
この場合、例えばレーザ吸収体18として黒色のカーボン粉末を所定のバインダを介して管材12,14の外周面に固着させたものを用いると共に、継手10として乳白色系の半透明体を用いる。
この結果、(ａ)に示すように、接合前の段階ではレーザ吸収体18の色彩が継手10の表面に鮮明に現れてはこない。
これに対し、レーザビームの照射を受けて継手10の内周面と管材12,14の外周面間が接合すると、(ｂ)及び(ｃ)に示すように、継手10と管材12,14間の隙間が消失し、両者間が完全密着状態となるため、レーザ吸収体18の色彩が融着ラインβとして継手10の表面に浮き上がってくる。
この結果、上記と同様、継手10と各管材12,14間の接合具合を外部から視認することが可能となる。
【００２１】
上記にあっては一つのレーザヘッド24を備えた第１の接合装置20を説明したが、独立駆動可能な複数のレーザヘッド及びレール部材を備えた接合装置を用いることも当然に可能である。
すなわち、図９及び図１０に示す第２の接合装置50は、一定の間隔をおいて配置された第１のレール部材24ａ及び第２のレール部材24ｂを備えており、各レール部材24ａ,24ｂのガイド溝30にはそれぞれレーザヘッド22ａ,22ｂがホイール32を介して移動自在に接続されている。
各レール部材24ａ,24ｂは、一部が切り欠かれた円形状を備えている。
【００２２】
しかして、接合動作開始時にはレーザヘッド22ａ,22ｂが各レール部材24ａ,24ｂの一方の端部に移動した後、レーザビームＬを照射しながらレール部材24ａ,24ｂに沿って反対側の端部に向けて移動する。
この際、各レーザヘッド22ａ,22ｂからのレーザビームＬが継手10の表面における同一円周上に照射されるように、レーザヘッド22ａ,22ｂ及びレール部材24ａ,24ｂが位置決めされている。
【００２３】
この第２の接合装置50にあっては、各レーザヘッド22ａ,22ｂが継手10の表面を半周ずつ分担すればよいため、接合作業の効率化及び迅速化を実現できる。
連結体16を出し入れする際には、図１１に示すように、ロッド40の動作によって一方のレール部材24ａを回動させ、他方のレール部材24ｂとの間に隙間52を設ければよい。
【００２４】
上記おいては、樹脂製の管材12,14を樹脂製の継手10を介して融着させる例を説明したが、金属材の表面に樹脂コーティングを施した管材同士の接合にも適用可能である。
また、上記においてはレーザ吸収体18を予め管材12,14の外周面に被着させておく例を説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、シート状のレーザ吸収体を管材12,14の外周面と継手10の内周面との間に介装させたり、ジェル状のレーザ吸収体18を介装させることもできる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明に係る管材の接合方法によれば、従来のように電熱線を用いることなく、管材同士を連結可能となる。また、レーザ発振源として装置全体の小型軽量化が可能な半導体レーザを用いることにより、現場施工も可能となる。レーザによる加熱処理は瞬間的かつ局所的なものであるため、長い冷却時間を要しないという利点も有する。さらに、継手が可視光の透過性を備えているため、レーザ吸収体の発熱に基づく管材と継手との融着具合を外部から視認でき、接合不良個所を発見した場合にはその場で対処可能となる。上記レーザ吸収体として、レーザビームの照射によって変色する物質を用いることにより、より明確に接合具合を認識することができる。
また、この発明に係る接合装置によれば、上記の接合方法を効果的に実施可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 筒状の継手の両端開口部に第１の管材及び第２の管材の一端をそれぞれ挿入して連結体を形成する様子を示す断面図である。
【図２】 上記連結体を示す断面図である。
【図３】 上記連結体を第１の接合装置内に装填する様子を示す正面部分断面図である。
【図４】 上記連結体を第１の接合装置内に装填した状態を示す側面部分断面図である。
【図５】 上記連結体の表面にレーザビームを照射する様子を示す正面部分断面図である。
【図６】 上記連結体の表面にレーザビームを照射する様子を示す正面部分断面図である。
【図７】 継手の表面に透明の融着ラインが現れる様子を示す説明図である。
【図８】 継手の表面に有色の融着ラインが現れる様子を示す説明図である。
【図９】 上記連結体を第２の接合装置内に装填した状態を示す正面部分断面図である。
【図１０】 上記連結体を第２の接合装置内に装填した状態を示す側面部分断面図である。
【図１１】 上記連結体を第２の接合装置内から取り出す様子を示す正面部分断面図である。
【図１２】 電気溶着用継手を用いた従来の管材の接合方法を示す断面図である。
【符号の説明】
10 継手
12 第１の管材
14 第２の管材
16 連結体
18 レーザ吸収体
20 第１の接合装置
22 レーザヘッド
24 レール部材
26 把持部材
28 チャック機構
30 ガイド溝
32 移送用ホイール
34 駆動ボックス
36 モータの駆動軸
38 ケーブル
40 ロッド
42 切欠部
44 未接合部
45 レール部材の終端部
50 第２の接合装置
52 隙間
Ｌ レーザビーム
α 融着ライン
β 融着ライン

Claims (2)

  1. レーザビーム及び可視光の透過性を備えた樹脂製の継手の開口部に、少なくとも外周面が樹脂より構成された管材の一端を挿入させると共に、上記継手の内周面と管材の外周面との間にレーザ吸収体を配置させた連結体の接合装置であって、
    切欠部を備えた円形状のレール部材と、
    上記切欠部からレール部材内に導入された上記連結体を、レール部材の中心部において固定する手段と、
    上記レール部材に摺動自在に係合され、上記継手の外周面にレーザビームを照射するレーザヘッドと、
    上記レーザヘッドを上記レール部材に沿って移動させる手段と、
    上記レール部材を左右に必要量回動させる手段と、
    上記レール部材を前後に必要量移動させる手段とを備えたことを特徴とする接合装置。
  2. 上記レール部材及びレーザヘッドを複数備え、
    各レーザヘッドによって上記継手の外周面における同一円周上にレーザビームを照射可能となるように各レール部材及びレーザヘッドが位置決め配置されていることを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
JP2002279896A 2002-09-25 2002-09-25 接合装置 Expired - Fee Related JP4113752B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002279896A JP4113752B2 (ja) 2002-09-25 2002-09-25 接合装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002279896A JP4113752B2 (ja) 2002-09-25 2002-09-25 接合装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004114456A JP2004114456A (ja) 2004-04-15
JP4113752B2 true JP4113752B2 (ja) 2008-07-09

Family

ID=32274768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002279896A Expired - Fee Related JP4113752B2 (ja) 2002-09-25 2002-09-25 接合装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4113752B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017106174A1 (en) 2015-12-14 2017-06-22 Wilmarc Holdings, Llc Laser induced sealing of concentrically layered materials

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4161823B2 (ja) * 2002-07-09 2008-10-08 宇部興産株式会社 パイプ形状品の接合方法
WO2005063469A1 (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Kuraray Co., Ltd. 管状物の製造方法
JP4766589B2 (ja) * 2005-01-27 2011-09-07 日立金属株式会社 樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置および被覆方法
JP2007056904A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Jfe Engineering Kk 熱可塑性樹脂の融着方法
DE102005056286A1 (de) * 2005-11-24 2007-05-31 Degussa Gmbh Schweißverfahren mittels elektromagnetischer Strahlung
JP2007260942A (ja) * 2006-03-27 2007-10-11 Rex Industries Co Ltd 樹脂管溶着装置
JP4868502B2 (ja) * 2006-03-28 2012-02-01 日立金属株式会社 樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置
DE502008003181D1 (de) * 2008-08-28 2011-05-26 Leister Process Tech Verbindungs- oder Abzweigelement zum Verbinden mit einem Rohrendabschnitt im Laserdurchstrahlverfahren sowie Laserkopf und Verfahren zum Verbinden
DE202008015289U1 (de) * 2008-11-18 2010-04-08 Voss Automotive Gmbh Leitungsverbinder für Medienleitungen
JP2012112411A (ja) * 2010-11-22 2012-06-14 Togawa Rubber Co Ltd 継手部材、樹脂管、及び管接続構造
JP5894462B2 (ja) * 2012-02-27 2016-03-30 早川ゴム株式会社 レーザー接合用中間部材及びレーザー光を用いた接合方法
CN103640212B (zh) * 2013-12-21 2016-05-11 厦门建霖工业有限公司 过水组件激光焊接工艺
CN107696511B (zh) * 2017-10-13 2023-08-08 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种海水盐度传感器电导池的制备装置及制备方法
AT523203A1 (de) * 2020-04-24 2021-06-15 Tubolito Gmbh Herstellung eines Endlosschlauches durch einen Farbwechsel während der Herstellung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017106174A1 (en) 2015-12-14 2017-06-22 Wilmarc Holdings, Llc Laser induced sealing of concentrically layered materials
JP2019502078A (ja) * 2015-12-14 2019-01-24 ウィルマーク ホールディングス， エルエルシー 同心状に層化された材料のレーザ誘発シール
EP3390879A4 (en) * 2015-12-14 2019-08-07 WilMarc Holdings, LLC LASER-INDUCED SEALING OF CONCENTRICALLY SHAPED MATERIALS
US10794523B2 (en) 2015-12-14 2020-10-06 Wilmarc Holdings, Llc Laser induced sealing of concentrically layered materials
US11608926B2 (en) 2015-12-14 2023-03-21 Wilmarc Holdings, Llc Laser induced sealing of concentrically layered materials
JP7263009B2 (ja) 2015-12-14 2023-04-24 ウィルマーク ホールディングス， エルエルシー 同心状に層化された材料のレーザ誘発シール

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004114456A (ja) 2004-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4113752B2 (ja) 接合装置
US6444946B1 (en) Method and apparatus for welding
US6596122B1 (en) Simultaneous butt and lap joints
US5888331A (en) Joining bodies of thermoplastic material
JP2012500120A (ja) レーザヘッド及びレーザ照射による管状部品の接合方法
JP4435352B2 (ja) 熱溶融性合成樹脂の溶着方法
JP5517178B2 (ja) 吸収されなかった赤外レーザー光の再循環により赤外レーザー光の吸収を高めるプラスチック赤外線溶接
JP2005246692A (ja) 樹脂材のレーザ溶着方法
JP4731040B2 (ja) レーザ溶着方法
CN100471656C (zh) 结构塑料制品的激光连接方法
JP2005288474A (ja) 摩擦撹拌接合装置及び摩擦撹拌接合方法
JP3630293B2 (ja) 樹脂材のレーザ溶着方法
JP4766589B2 (ja) 樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置および被覆方法
JP2014180843A (ja) 樹脂製部材の溶着方法
JP5710171B2 (ja) レーザ溶接方法および装置
JP2004050835A (ja) レーザ放射線を用いてプラスチック構成部材を接合するための方法
JP7474285B2 (ja) レーザー透過接合技術を用いた接続方法、接合のための装置、および、レーザー透過接合された第１のプラスチック部品および第２のプラスチック部品から作られた部品
JP2004188802A (ja) 樹脂部材のレーザー溶着方法
JP2005231172A (ja) 樹脂溶接装置
JP4185405B2 (ja) 樹脂材間の接合方法
JP4396823B2 (ja) 樹脂溶接装置
JP2005161620A (ja) レーザー溶着方法
JP2006334617A (ja) 被覆鋼管の自動溶接装置及びその接続方法
JP4492784B2 (ja) レーザ溶着部材の製造方法
JPH0760473A (ja) レーザー溶接法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050916

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080115

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080307

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080408

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080414

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4113752

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110418

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110418

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120418

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130418

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130418

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140418

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees