(57)【要約】【課題】交換が容易な絶縁材料被覆電極を備えた溶接装置を提供する。【解決手段】プラスチックスリーブを溶接する誘電溶接装置（１０）が、整合回路網（６８）を介して溶接ツール（３０）に結合されたソリッドステート高周波発生器（６６）を有している。溶接ツールは、取っ手（３６）付きのフレーム（３５）を有し、このフレームは、対向した溶接電極（４０，４４）が収められたスロットを備え、かかるスロットは、一端が開口し、他端が広幅の孔（３９）と連通している。空気圧シリンダ（４８）を作動させると電極を互いに押圧することができ、空気圧シリンダ（４８）とＲＦ発生器（６６）の両方は、溶接ツール（３０）に設けられたトリガ（５０）によって作動される。これら電極は、誘電加熱されることのない絶縁材料で被覆されていて、取外しが容易であり、従って、これら電極を例えば絶縁材料被膜が摩滅状態になると交換できるようになっている。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波発生器（６６）と、対向した溶接電極（４０，４４）と、溶接電極を互いに押圧する手段（４８）とを有するプラスチック製スリーブを溶接する誘電溶接装置において、高周波発生器（６６）は、ソリッドステート高周波発生器であり、前記誘電溶接装置は、整合回路網（６８）と、溶接ツール（３０）とをさらに有し、溶接ツール（３０）は、取っ手（３６）を備えたフレーム（３５）を有し、フレームは、溶接電極（４０，４４）が収められたスロットを備え、スロットは、一端が開口し、他端が広幅の孔（３９）と連通し、溶接電極（４０，４４）は、整合回路網（６８）を介して高周波発生器（６６）に接続されていることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
溶接電極（４０，４４）は、誘電加熱されることはない絶縁材料で被覆されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
溶接電極（４０，４４）は、取外しが容易であり、従って交換が可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
高周波発生器（６６）及び整合回路網（６８）は、キャビネット（１２）内に設けられ、溶接ツール（３０）は、同軸ケーブル（３２）によってキャビネット（１２）に連結されている請求項１〜３のうちいずれか一に記載の装置。
【請求項５】
ケーブル（３２）は、動作周波数においてケーブル（３２）に沿って電磁放射線の１／４波長の整数倍（ｗｈｏｌｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｑｕａｒｔｅｒ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の長さのものであることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
同軸ケーブル（３２）と溶接電極（４０，４４）を互いに押圧するよう動力を供給する手段（３４）の両方は、スロットが開口している端部と反対側で溶接ツール（３０）のフレーム内に送り込まれていることを特徴とする請求項４又は５記載の装置。
【請求項７】
溶接電極（４０，４４）を互いに押圧する空気圧手段（４８，３４，６０）が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一に記載の装置。
【請求項８】
溶接ツール（３０）は、溶接電極（４０，４４）を互いに押圧する手段（４８，６０）と発生器（６６）の両方を作動させるスイッチ（５２）を有していることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックのシートを互いに溶接する装置、特に、廃棄物又は危険物を収容したプラスチック製の袋を溶接して密封する装置に関するが、これには限定されない。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
少量の放射性物質を処理し又は取り扱う際、グローブボックスを用いることが知られており、グローブボックスは、オペレータを放射線から遮蔽し、グローブボックスの壁に設けられたポート内にはグローブが設けられ、したがって、オペレータは、物品をグローブボックス内で操作することができる。物品をグローブボックスから取り出し、ポートを介してプラスチック製のチューブ又はスリーブに移すことができ、次に、プラスチック製スリーブをシールすると、物品の入った袋が形成される。それゆえ、物品を周囲環境からシールされたままの状態で取り出すことができる。物品がマニプレータによって取り扱われるホットセルから物品を取り出す際、これと類似した手順を用いることができる。かかるプラスチック製チューブ又は袋を溶接するために誘電溶接（これは、無線周波数又は高周波加熱ともよばれている）を利用することが、長年にわたって知られている。この方法では、熱可塑性材料（例えば、ポリ塩化ビニル）の２つのフィルムを対向した電極（又は１つの電極とベースプレート）の間に配置し、電極を互いに押圧し、高周波電圧を電極相互間に印加する。この方法は、高周波において誘電損率がかなり大きく、例えば、０．２以上である材料にも適用できる。これは、１ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ、通常は１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚであるのがよい。ただし、実際には、これは規則によって２７．１２ＭＨｚ又は４０．６８ＭＨｚに制約される場合がある。しかしながら、従来用いられているかかるツールは、動作周波数が溶接中に電気的負荷につれて変化し、したがって誘電溶接に許容された周波数とは異なる周波数の高周波を周囲に伝達するのでもはや許容できない。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、プラスチック製スリーブを溶接する誘電溶接装置であって、ソリッドステート高周波発生器と、整合回路網と、溶接ツールとを有し、溶接ツールは、取っ手を備えたフレームを有し、フレームは、溶接電極が収められたスロットを備え、スロットは、一端が開口し、他端が広幅の孔と連通し、溶接電極は、整合回路網を介して高周波発生器に接続されていることを特徴とする溶接装置が提供される。
【０００４】
好ましくは、溶接電極は、誘電加熱されることはない絶縁材料、例えば、ＰＦＡ（ペルフロロアルコキシアルカン）で被覆される。好ましくは、溶接電極は、取外しが容易であり、従って交換が可能であり、これは、絶縁皮膜が摩滅状態になり、或いは、変形例として、電極が、好ましくは面積は同一であるが、形状が異なる電極で置き換えられる場合があるからである。
【０００５】
好ましくは、高周波発生器及び整合回路網は、キャビネット内に設けられ、溶接ツールは、同軸ケーブルによってキャビネットに連結される。ケーブルは、動作周波数においてケーブルに沿って電磁放射線の全１／４波長である長さのものである。電極を互いに押圧する手段は、例えば空気圧シリンダであり、トリガ制御下にあるのがよい。同軸ケーブルは好ましくは、電極を互いに押圧する動力を伝えるケーブル又はチューブ、例えば空気圧シリンダが用いられている場合には空気圧チューブに連結され、同軸ケーブルと動力供給ケーブル又はチューブは、スロットが開いている端部と反対側でツールのフレーム内に送り込まれる。これは、使用中ツールのバランスを取るのに役立つ。
【０００６】
好ましい実施形態では、電極は、空気圧で作動される機構によって互いに押圧され、キャビネットは、圧縮機及び圧縮空気のリザーバを有する。圧縮機は、圧力が動作下限を下回るとオンに切り換えられ、圧力が動作上限に達するとオフに切り換えられるよう構成されている。しかしながら、圧力が閾値を下回るまで（動作下限以下に）下がると、これは、空気圧システムに相当な漏れが生じていることを示唆しており、圧縮機がオフに切り換えられる。
次に、本発明を例示としてのみ添付の図面を参照して以下に具体的に説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、誘電溶接装置１０は、キャスタ１４上に配置された可動鋼製キャビネット１２を有し、キャビネット１２は、高周波発生器、空気圧縮機及び圧縮空気リザーバを収容している。キャビネット１２の頂面は、僅かに凹んでおり滑り止めマット１６で被覆されている。キャビネット１２の前面は、高周波発生器及び空気圧縮機操作ボタン１８，１９及び空気圧を測定する計器２０を担持している。加うるに、２つの管状取っ手２２が、キャビネット１２の前部にボルト止めされ、キャビネット１２の後部に取り付けられた支持マスト２４にキャビネット１２の上方に延び、溶接ツール３０を支持するフック２６で終端している。溶接ツール３０は、同軸ケーブル３２、電気ケーブル３３及び空気圧ホース３４（これらは、それぞれの長さの大部分について互いに連結されている）によってキャビネット１２に連結されている。
【０００８】
次に、図２を参照すると、この図は、溶接ツール３０を縦断面で示している。ツール３０は、ハウジング３５を有し、このハウジングの下面には管状取っ手３６が取り付けられている。ハウジング３５は、一端が全体として馬蹄形であり、この一端から上ジョー及び下ジョーが互いに平行に延びていて、ハウジング３５の上半部３７と下半部３８との間にスロットが形成され、スロットは、一端が開口し、多端が広幅孔３９に開口している。上半部３７は、ＰＦＡ（ペルフロロアルコキシアルカン）製の絶縁体で溶射被覆されたステンレス鋼の溶接電極４０を位置決めし、この溶接電極は、凹部内に収まっていて、２つのねじ４１により剛性に保持されている。この実施形態では、電極４０の下面は、厚さが１０ｍｍ（これは、この図の紙面から外に測定して）であり、長さが１１０ｍｍである。上半部３７の中央のところには、支持フック２６に連結されるアイレット４２が設けられている。下半部３８は、ＰＦＡ絶縁で溶射被覆されていて、ねじ４５によって絶縁材料、例えば、セラミック又はデルリンの支持ブロック４６内に取り付けられた上記と類似した溶接電極４４を位置決めしている。取っ手３６に隣接してトリガ機構５０が設けられていて、このトリガ機構５０は、空気圧スイッチ５２に作用してシリンダ４８への空気供給を制御する（連結管は図示されていない）と共にその傍に設けられていてケーブル３３に接続された電気マイクロスイッチに作用する。幾つかのねじ穴５６によりカバープレート（図示せず）をハウジング３５に取り付けることができる。空気圧ホース３４、電気ケーブル３３及び同軸ケーブル３２（破線で示されている）は継手５４を介してハウジング３６の閉鎖端部内に送り込まれており、空気圧ホース３４は、ハウジング３６内のスイッチ５２に接続されている。これと同様に、同軸ケーブルは、上側電極４０がアースされ（アース接続（接地）部が、電極４０に隣接したねじ穴５７に接続されたタグに接続されている）下側電極４４に高周波信号が供給される（この通電状態の接続部は、電極４４が収納されているスロットのベースに沿って延びる金属箔（図示せず）と接触状態をなして絶縁支持ブロック４６の後部のところに設けられたねじ５８に接続されている）ようにハウジング３６内への接続が行われている。
【０００９】
次に、図３を参照すると、この図は、キャビネット１２内の各種コンポーネントを概略的に示している。空気圧縮機６０が、逆止弁６２を介して空気をリザーバ６４内に圧送し、このリザーバは、直動式３／２ソレノイド／ばね６５を介して空気圧ライン３４に連結されている。圧縮機６０は、空気圧を０．５７ＭＰａ（８５ｐｓｉに上昇させるよう構成され、使用中、圧力が次第に下がり、そして０．５０ＭＰａ（７５ｐｓｉ）に達すると圧縮機６０は再びオンに切り換えられる。圧力が０．４３ＭＰａ（６５ｐｓｉ）以下に下がると、これは、ホース３４が壊損していることを示唆し、したがって、圧縮機６０はオフに切り換えられ、弁６５が閉じてリザーバ６４からの空気の損失を阻止する。ソリッドステート高周波発生器６６が、同軸ケーブル６７を介して高周波信号を整合回路網６８に送り、信号は、この整合回路網から同軸ケーブル３２に（そして、ツール３０にも）送られる。整合回路網６８は、より詳細に示されている。信号は、監視回路７０（概略的に示されている）、可変コンデンサ７２、誘導子（インダクタ）７３及び可変コンデンサ７４等を通ってケーブル３２に伝わる。監視回路７０は、高周波電流及び高周波電圧を監視し、サーボモータ７６，７７を用いて、可変コンデンサ７２，７４の値を調節して高周波発生器６６に与えられたインピーダンスが一定の値、例えば５０Ωのままであるようにする。コンデンサ７８がコンデンサ７２と誘導子７３の接合部をアース電位に接続し、そして、他のコンデンサ８０，８１をスイッチインすることにより、この接合部とアースとの間の有効キャパシタンスを調節することができる。これは、通電状態の電極４４とこれに対向したアースされた電極４０との間に印加される高周波電圧及び供給されるＲＦ電流を微調整できるという効果を奏する。かくして、かかる構成は、実際に電極４０，４４相互間に供給される動力を制御する。
【００１０】
かくして、使用中、オペレータがＰＶＣ管のスリーブをシールしたいと思った場合、オペレータは、スリーブの縁部をツール３０の電極４０，４４の相互間に配置し、トリガ７０を引いて電極４０，４４を空気圧の作用で互いに押圧するようにする。約１／２秒後、電気マイクロスイッチは、ケーブル３３を介してＲＦ発生器６６を作動させ、高周波信号（例えば、２７．１２ＭＨｚであるのがよい）が電極４０，４４相互間に印加されるようにする。誘電損の結果として、ＰＶＣが溶け、シートが互いに溶接される。この溶接作業は代表的には、５秒未満しか要せず、タイマを、例えば１２秒後に発生器６６を自動的にオフに切り換えるよう構成するのがよい。この工程は、スリーブを、ジョーを通ってステップ状に移動させながら繰り返し行われ、広幅スリーブでは、広幅スペース３９内にスリーブの一部を束ねることが必要になろう。
【００１１】
キャビネット１２の頂部の凹部１６は、この溶接作業中、スリーブ及びその内容物を置いておくうえでオペレータにとって都合のよい居場所となる。
誘電溶接装置は、本発明の範囲内において上述の構成とは異なっていてもよいことは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶接ツール及びキャビネットを有する本発明の誘電溶接装置の斜視図である。
【図２】図１の溶接ツールの部分断面部分破断側面図である。
【図３】図１のキャビネット内の各種コンポーネントを概略的に示す図である。
【符号の説明】
１０　誘電溶接装置
１２　キャビネット
２０　計器
３０　溶接ツール
３２　同軸ケーブル
３３　電気ケーブル
３４　空気圧ホース
３５　フレーム
３６　取っ手
３９　幅の広い孔
４０，４４　溶接電極
４８　空気圧シリンダ
５０　トリガ
６６　高周波発生器
６８　整合回路網
【図１】
2004001478.tif 000003
【図２】
2004001478.tif 000004
【図３】
2004001478.tif 000005