(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック製で外周部に螺旋溝を有するインナーと、インナーの両側に装着したコネクターピンと、インナーに形成された螺旋溝に巻かれコネクターピンに両端部が接合された電熱線と、インナーを包み込むように設けたプラスチック製のアウターとからなり、電熱線はコネクターピンに溶接接合されており、コネクターピンに沿ってインナー外周面に近い位置に巻き下ろされ、インナー外周面に沿い接するよう螺旋溝に導入されており、前記インナーは前記コネクターピンを装着する台座を有し、前記電熱線は前記台座に接した状態で前記螺旋溝に導入されており、さらに、前記電熱線は前記台座外周部廻りに巻付けられた状態で前記螺旋溝に導入されていることを特徴とする電気融着式プラスチック管継手。
【請求項２】
プラスチック製で外周部に螺旋溝を有するインナーと、インナーの両側に装着したコネクターピンと、インナーに形成された螺旋溝に巻かれコネクターピンに両端部が接合された電熱線と、インナーを包み込むように設けたプラスチック製のアウターとからなり、電熱線はコネクターピンに溶接接合されており、コネクターピンに沿ってインナー外周面に近い位置に巻き下ろされ、インナー外周面に沿い接するよう螺旋溝に導入されており、前記電熱線の両端のうち少なくとも一端の縁部は、コネクターピンと溶接で接合された時の熱影響組織部に在することを特徴とする電気融着式プラスチック管継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気融着式プラスチック管継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス管や配水、給水、給湯配管等において、ポリエチレンやポリブデン等の熱可塑性樹脂材料からなるパイプを接続する方法として、電気融着式プラスチック管継手を用いた電気融着工法が知られている。この時の接続状態を図２に示すが、電気融着式プラスチック管継手（以降、単に継手と表現する）１０内にパイプ７を挿入し、両端のコネクターピン５にコントローラ（図示せず）を接続し、所定の電気エネルギを供給し、電熱線３の発熱作用によって継手１０とパイプ７を溶融し融着するものである。一般に継手１０は、インナーと呼ばれる熱可塑性プラスチックからなる内筒部材１と、インナー１を包み込むように設けたアウターと呼ばれる熱可塑性プラスチックの外筒部材６と、インナー１に成形した螺旋溝２に巻いた電熱線３と、この電熱線３の両端部と個々に接続した金属製のコネクターピン５とからなっている。
【０００３】
この継手１０の製造方法としては、インナー１を射出成形するインナー成形工程と、インナー１の両端にコネクターピン５を装着するピン装着工程と、電熱線３の一端を一方のコネクターピン５と接合する第１の接合工程と、所定の張力を付加しながら電熱線３をインナー１の螺旋溝２に巻き付けていく巻線工程と、電熱線３の他端側を他方のコネクターピン５に接合する第２の接合工程と、電熱線３が巻線されたインナー１の外周にアウター６を射出成形するアウター成形工程とからなるものがよく知られている。
第１及び第２の接合工程におけるコネクターピン５と電熱線３の接合方法は、コネクターピンに電熱線を重なり合うように何回も巻き付けて締め付け力で固定する、いわゆるからげ方法や、実開平５−２０９５７号公報に開示されているように、コネクターピン５にフランジ状の二個所のつばを設け、この間に電熱線３を巻き付け、その後つば同士を圧着する、いわゆるカシメ方法によるものなどがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
コネクターピンと電熱線は信頼性高く確実に接合されなければならないが、からげ方法は摩擦力を用いる方法であり、緩んで接触不良を起こす恐れがあるという問題があり、カシメ方式は人手作業に頼らざるを得ない作業であり同様に接触不良を起こす恐れがあるという問題がある。この問題を解決するための継手として、電熱線とコネクターピンを溶接手段によって接合したものが特開平８−２１０５７９に開示されている。
【０００５】
ところで、溶接接合方式を用いるに当たって、インナーやアウター成形樹脂厚さの薄い継手、例えば呼びサイズ１３Ａ（内径約１７ｍｍ、外径約２８ｍｍ）程度の小口径の製品においては次のような問題がある。まず、図４に示すように、電熱線のコネクターピンに溶接接合した箇所からインナーの螺旋溝へ装入されるまでの誘導部分、又は電熱線の端縁部がアウター成形後完全には樹脂で被覆されず、一部が露出してしまうという問題や、電熱線巻き付け時の張力でコネクターピンが傾いてしまうことがあるという問題である。
従って本発明は、電熱線とコネクターピンとを溶接接合した構造であっても、電熱線が露出したりすることがない電気融着式プラスチック管継手、さらにはコネクターピンが傾いたりすることがない電気融着式プラスチック管継手を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プラスチック製で外周部に螺旋溝を有するインナーと、インナーの両側に装着したコネクターピンと、インナーに形成された螺旋溝に巻かれコネクターピンに両端部が接合された電熱線と、インナーを包み込むように設けたプラスチック製のアウターとからなり、電熱線はコネクターピンに溶接接合されており、コネクターピンに沿ってインナー外周面に近い位置に巻き下ろされ、インナー外周面に沿い接するよう螺旋溝に導入されており、前記インナーは前記コネクターピンを装着する台座を有し、前記電熱線は前記台座に接した状態で前記螺旋溝に導入されており、さらに、前記電熱線は前記台座外周部廻りに巻付けられた状態で前記螺旋溝に導入されていることを特徴としている。なお、巻き下ろされるとは、電熱線をコネクターピン外周回りに螺旋状に下げて行くことを言い、これは、電熱線をできるだけインナー外周面に近い位置に下ろし、インナー外周面に沿って接するようにして螺旋溝へ導入するために行なうものである。従って、からげ方法における電熱線をコネクターピンに何重にも重なるように巻き付けるものとは目的作用が全く異なる。
【０００７】
また、これにより、電熱線に付与される張力は台座で受け持つことができ、コネクターピンに作用する張力が減少するので、コネクターピンの傾きや抜けを防止することができる。この台座外周部廻りへの巻付けは、台座外周部廻りに半周以上、好ましくは１周以上巻付ける方が良いが、この場合は必ずしも螺旋状に巻かなくても、略同心状に巻いてもよい。この時、コネクターピンの台座接触部分の直径は台座直径とほぼ同じにするとよい。なお前述の、電熱線はコネクターピンに沿って巻き下ろされ螺旋溝に導入されている、という表現は単に工程順からくる言い方であり、電熱線の状態としては、螺旋溝から導出されコネクターピンに沿って巻き上げられた工程によるものと同じである。
【０００９】
また、本発明は、プラスチック製で外周部に螺旋溝を有するインナーと、インナーの両側に装着したコネクターピンと、インナーに形成された螺旋溝に巻かれコネクターピンに両端部が接合された電熱線と、インナーを包み込むように設けたプラスチック製のアウターとからなり、電熱線はコネクターピンに溶接接合されており、コネクターピンに沿ってインナー外周面に近い位置に巻き下ろされ、インナー外周面に沿い接するよう螺旋溝に導入されており、前記電熱線の両端のうち少なくとも一端の縁部は、コネクターピンと溶接で接合された時の熱影響組織部に在することを特徴としている。ここで、熱影響組織部とは、電熱線が溶接熱により溶融した後に凝固した組織や、溶融しないまでも熱により変質し母材の組織とは異なった組織を言う。本発明の溶接接合部の電熱線は、溶接熱の影響により破断強度が母材より小さくなっている。従って、前記電熱線の両端のうち少なくとも一端は、切断機器を用いて切断しなくても、引き千切って切断することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に基づいて説明する。継手１０は前述した製造工程で製造されるが、主要工程後の継手１０の略構造を図１に示す。
図１(Ａ)は、インナー成形工程とピン装着工程後のものを示す。インナー１は、ポリエチレンまたはポリブデン等の熱可塑性樹脂材料を射出成形した略円筒部材を基体とし、その外周面には螺旋溝２が形成され、螺旋溝２の両側にはコネクターピンの台座４ａ、４ｂが形成されている。コネクターピン５ａ、５ｂは例えばCu-Zn合金からなり、インサート成形で台座４ａ、４ｂに装着される。
図１(Ｂ)は、接合工程と巻線工程が終了した後のものを示す。
例えばCu-Ni合金からなる電熱線３を、その一端を一方のコネクターピン５ａと抵抗溶接接合（第１の接合工程）した後、コネクターピン５ａ及びその台座４ａに巻き付け、張力を付加しながらインナー１の螺旋溝２の底に密着するように巻線した後、他方のコネクターピン５ｂ及びその台座４ｂに巻き付け（巻線工程）、コネクターピン５ｂに抵抗溶接接合した後切断（第２の接合工程）したものである。
図１(Ｃ)は、アウター成形工程後の完成した継手１０を示す。巻線終了後のインナー１をアウター成形用金型内に装着し、ポリエチレンまたはポリブデン等の熱可塑性樹脂でアウター６を射出成形したものである。
【００１１】
次に、本発明に係わる技術的ポイントを、第１の接合工程と巻線工程及び第２の接合工程を中心にして説明する。
第１の接合工程において、コネクターピン５ａと電熱線３との接合は抵抗溶接で行なう。その概要を図３に示す。まず、コネクターピン５ａの一側面に抵抗溶接機の一方の電極１５ｂの端面を接触させる。次に、コネクターピン５ａの電極１５ｂが接する側面と反対側の他側面に、電熱線誘導ノズル２０から誘導した電熱線３の一端の側面を、接線方向にその先端縁部が接触点からほとんど突き出さないように接触させ、抵抗溶接機の他方の電極１５ａで挟み加圧する。次に電極１５ａ、１５ｂを通して溶接電流を印加すると、接触面積が最も小さく抵抗値が最も大きいコネクターピン５ａと電熱線３間の温度上昇が最も高くなり、両者の接触部が局部的に溶融し合い合金層を作って接合がなされる。電極１５ｂとコネクターピン５ａ間、及び電熱線３と電極１５ａ間の温度は両者が溶融する温度まで高くならないので、溶着したり変形することはない。
【００１２】
次いで巻線工程に移り、図５に示すように、電熱線誘導ノズル２０をコネクターピン５ａとその台座４ａ廻りに例えば２周螺旋状に移動させ、電熱線３をコネクターピン５ａとその台座４ａ廻りに２回巻下ろして、台座４ａの下部側面に密接するようにした後、コネクターピン５ａ直近の螺旋溝に向けて移動させ、電熱線３をインナー外周に沿うようにして螺旋溝２に導く。この後、インナー１を回転させるとともに、電熱線誘導ノズル２０を回転数と螺旋溝のピッチで決まる速度でインナーの軸方向に移動させ、電熱線３を螺旋溝２内に巻線する。この巻付け作業及び巻線作業時の電熱線誘導ノズル２０の移動及び位置制御は、安定した作業、品質を得るためにもロボット等によって自動化することが望ましい。
【００１３】
例えば呼び１３の小口径継手の場合、図６に示すように電熱線３のコネクターピン５ａとの接合箇所と螺旋溝間の高さ方向距離は５ｍｍ程度あるが、電熱線３は線径が約０．４ｍｍと細いため、コネクターピン５ａとその台座に密着して螺旋状に巻下ろして行くことができる。なお、電熱線３は、インナー外周に接しながら螺旋溝２へ導入できるような位置まで巻下ろすことが望ましい。これにより、図４のように電熱線３がコネクターピン接合箇所から螺旋溝接触点まで空間を斜めに横切る、ということがなく、アウター形成時この部分が露出することがない。また、電熱線３の一端縁部は、コネクターピン５ａとの接合部からほとんど突き出さないようにしているため、アウター成形時この部分が露出することはない。
【００１４】
螺旋溝への巻線が終了すると、先のコネクターピン５ａの時とは逆に、電熱線誘導ノズル２０を螺旋溝２から台座４ｂの下部側面へと移動した後、台座４ｂとコネクターピン５ｂ廻りに例えば２周螺旋状に移動する。これにより、電熱線３は、螺旋溝からインナー外周に沿うようにして台座４ｂの下部側面に密接するように導出されて、台座４ｂとコネクターピン５ｂ廻りに２回巻上げられ、コネクターピン５ｂの所定側面位置に接触するように配線される。
次いで、第２の接合工程に移り、電熱線３をコネクターピン５ｂに抵抗溶接で接合し、接合後の電熱線の他端部を切断してこの工程を終了する。抵抗溶接による接合は第１の接合工程と同様にして行なうので説明は省略する。
【００１５】
電熱線３の他端部は、切断面が一端の縁部と同様できるだけコネクターピン５ｂとの接触部から突き出さないように切断する。切断は、溶接接合部分に近接した位置で刃具を用いて行なってもよいが、例えば電熱線誘導ノズル２０を移動して電熱線３を引張ることによっても行なうことができる。この時、電熱線３はコネクターピン５ｂとの溶接接合部分から引き千切られるように切断される。これは、電熱線が溶接による熱で組織が変わること等により、溶接接合部内の電熱線に母材より破断強度が小さい部分が生じ、かつこの強度がコネクターピンとの溶接接合強度より弱くなったためである。電熱線３にせん断力を作用させても、コネクターピンとの溶接接合部分で切断することができるが、溶接接合部にもせん断力が作用し、溶接条件によっては接合部分が剥がれる場合がある。従って、電熱線３は、コネクターピン５ｂを押付けるようにしながら引張ると良い。また、一旦適当な長さに刃具等で切断した後、別途把持し引張るようにしてもよく、この方法は、最初のコネクターピン５ａとの接合時に用いることもできる。
このようにして切断することにより、溶接接合部から先には電熱線３はほとんど飛出さず、アウター成形時に電熱線３が露出してしまうことはない。
【００１６】
以上、電熱線３は両方のコネクターピン５ａ、５ｂに対して巻付けるとして説明したが、継手の構造によっては両側の台座の形状は異なる場合も有り、必要に応じて、一方側だけ巻付け、他方はコネクターピンと螺旋溝間を直線的につなげるようにしてもよい。なお、巻付け時の回数は、電熱線３がインナー１の外周部に沿って螺旋溝２に導入されるように、コネクターピン５と螺旋溝２の位置関係やコネクターピン５と電熱線３の溶接接合位置に合せて適宜決めればよく、１周以下の巻付けでもよい。
また、台座４の形状によって電熱線を巻付けることができない場合、例えば台座の高さが低い場合や、ほとんど０で台座が形成されていないと言えるような場合、コネクターピン５だけに巻付けても、インナー１外周に接して螺旋溝２へ導入できるような位置まで巻下ろせば、電熱線がコネクターピン接合箇所から螺旋溝接触点まで空間を斜めに横切ることがなく、アウター形成時の電熱線露出防止という点で同様に効果がある。
【００１７】
ところで、螺旋溝への巻線は張力を付与して行ない、通常コネクターピンは張力を支持するためにインナーに設けられた台座に挿入されている。しかし、小口径継手のように、コネクターピンの台座への挿入深さがあまりとれない場合や、台座の直径が大きくできない等により台座強度が制約される場合は、コネクターピンが傾いたり、場合によっては抜けてしまう恐れがある。これを解決するためには電熱線を台座に巻付けると良い。これにより、巻線張力は台座が受けることになり、コネクターピンに作用する張力は減少、又は巻付け方によってはほとんど作用しなくなるため、コネクターピン傾斜の恐れはない。このため、所定張力の巻線を行なうことができ、張力バラツキの少ない、即ち電熱線抵抗値のバラツキの少ない継手を得ることができる。この場合、電熱線は台座外周部に半周以上、望ましくは１周以上巻き付けるとよい。
【００１８】
なお、電極１５は一方を正極、他方を負極側とし大電流を流せるように構成されており、材質は例えばクロム銅、タングステン、モリブデンなどを用いることができ、被溶接体の材質によって選択する。また抵抗溶接の良否は、主に電流、加圧力、通電時間の条件によって決定されるが、これらは電極と被溶接体の材質や接触面積によっても左右されるため、実験等によって最適値を割り出すことが望ましい。
また、抵抗溶接用の電極は自由に移動できるため、巻線に関わる電熱線ノズルの動作自由度は高く、自動化装置での螺旋巻付けが可能である。このため、第１の接合工程と巻線工程と第２の接合工程とは連続して行なえるため、効率の良い製造ができるとともに、安定した信頼性の高い巻線をすることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電気融着式プラスチック管継手は、電熱線とコネクターピンとを溶接により強固に接続して接触不良などの問題をなくすとともに、アウター成形後、溶接接合部からインナーの螺旋溝に至る部分や、溶接接合部から飛出した電熱線が露出する危惧があるような、例えば１３Ａ程度の小口径の継手であっても、電熱線を露出させないという効果を有している。
また、コネクターピン装入用の台座の強度が十分得られない継手であっても、コネクターピンを傾斜させることなく所定張力で巻線することができるので、電熱線抵抗値のバラツキの少ない継手とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気融着式プラスチック管継手の主要製造工程後の構造を示す図
【図２】電気融着式プラスチック管継手と樹脂パイプが接続されている図
【図３】コネクターピンに電熱線を抵抗溶接で接合する時の状況を示す図
【図４】抵抗溶接した電熱線をそのまま螺旋溝へ導入した時の状態を示す図
【図５】コネクターピン廻りに電熱線を巻付ける状況を示す図
【図６】台座廻りに巻付けられた電熱線の状態を示す図
【符号の説明】
１  インナー
２  螺旋溝
３  電熱線
４  台座
５  コネクターピン
６  アウター
１０  電気融着式プラスチック管継手
１５  電極
２０  電熱線誘導ノズル
【図１】
0003636354.tif 000002
【図２】
0003636354.tif 000003
【図３】
0003636354.tif 000004
【図４】
0003636354.tif 000005
【図５】
0003636354.tif 000006
【図６】
0003636354.tif 000007