(57)【要約】【課題】本発明は、地中に埋設される樹脂被覆鋼管の接続部を含む鋼管露出面を密閉しかつ剥離や破損の恐れが少ないように、樹脂膜を樹脂被覆鋼管の被覆層に接合することができる樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置および被覆方法を提供する。【解決手段】本発明の被覆装置は、レーザ光吸収性を有する樹脂を主体とした被覆層で鋼管の端部以外の外周面が被覆された樹脂被覆鋼管の端面同士を溶接してなる接続部を包囲するように両側の被覆層の外周面にレーザ光透過性を有する樹脂膜をレーザ溶着し該接続部を被覆する樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置において、一方向にレーザ光を照射するレーザ照射部を備えたレーザ照射手段と、前記樹脂膜の表面を前記レーザ光が照射可能な状態で前記レーザ照射部を前記樹脂被覆鋼管の軸心廻りに回転させる回転手段と、レーザ走査方向に沿って樹脂層に切込みを入れる切断工具を備えた分離手段とを有することを特徴としている。【選択図】図１
2007261065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光吸収性を有する樹脂を主体とした被覆層で鋼管の端部以外の外周面が被覆された樹脂被覆鋼管の端面同士を溶接してなる接続部を包囲するように両側の被覆層の外周面にレーザ光透過性を有する樹脂膜をレーザ溶着し該接続部を被覆する樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置において、
一方向にレーザ光を照射するレーザ照射部を備えたレーザ照射手段と、
前記樹脂膜の表面を前記レーザ光が照射可能な状態で前記レーザ照射部を前記樹脂被覆鋼管の軸心廻りに回転させる回転手段と、
レーザ走査方向に沿って樹脂層に切込みを入れる切断工具を備えた分離手段とを有することを特徴とする樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置。
【請求項２】
樹脂膜のレーザ光が照射されている照射領域部分を被覆層に押付ける押圧手段をさらに備えた請求項１記載の樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置。
【請求項３】
前記分離手段は前記回転手段に配設され、前記切断工具はレーザ光照射位置から回転方向に先行した位置で、レーザ光照射位置より樹脂膜エッジ側に配置され、レーザ照射領域と所定位置関係を維持しながら移動する請求項１又は２のいずれかに記載の樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置。
【請求項４】
前記レーザ照射部を前記樹脂被覆鋼管の軸方向に沿い移動させる水平駆動部と、樹脂被覆鋼管の径方向に移動させる焦点調節部とを備える請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置。
【請求項５】
樹脂被覆鋼管の端部の被覆層は階段状に形成されており、階段状被覆層の段差を覆うように装着された樹脂膜に対し、切断工具は上段被覆層のエッジから下段被覆層側に微小寸法Ｓ（Ｓ＞０）離れた位置に切込みが入るように位置決めされ、レーザ照射部は上段被覆層のエッジから下段被覆層側に前記微小寸法Ｓよりさらに寸法Ｄ（Ｄ＞０）離れた位置にレーザ光が照射されるように位置決めされる請求項１乃至４のいずれかに記載の樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置。
【請求項６】
レーザ光吸収性を有する樹脂を主体とした被覆層で鋼管の端部以外の外周面が被覆された樹脂被覆鋼管の端面同士を溶接してなる接続部を包囲するように両側の被覆層の外周面にレーザ光透過性を有する樹脂膜を装着し、樹脂膜の両端部と被覆層とを周方向にレーザ溶着して該接続部を被覆する樹脂被覆鋼管の接続部の被覆方法において、
樹脂膜の端部を溶着ラインに沿って切断し、樹脂膜の溶着部とエッジまでの距離を所定の寸法とすることを特徴とする樹脂被覆鋼管の接続部の被覆方法。
【請求項７】
樹脂被覆鋼管の端部の被覆層は階段状に形成されており、樹脂膜は階段状被覆層の段差を覆うように装着されており、樹脂膜を上段被覆層のエッジから下段被覆層側に微小寸法Ｓ（Ｓ＞０）離れた位置で切断し、レーザ光を上段被覆層のエッジから下段被覆層側に前記微小寸法Ｓよりさらに寸法Ｄ（Ｄ＞０）離れた位置に照射する請求項６記載の樹脂被覆鋼管の接続部の被覆方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管の外周面が樹脂を主体とした被覆層で被覆された樹脂被覆鋼管同士が接続されてなる接続部の被覆のための被覆装置および被覆方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
埋設ガス配管において、地中に埋設された後の配管の腐食を防止するために、表面をポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のオレフィン系樹脂などで被覆した鋼管が使用されている。図１２に示すように、この樹脂被覆鋼管９同士を接続する場合、鋼管９１を覆う樹脂を主体とした被覆層９２の端部を所定の長さだけ剥離して鋼管９１を剥き出しにしてから溶接される。溶接された接続部９３が剥き出しにされた鋼管９１の表面に防食機能を備えた部材で被覆して該接続部９３を気密にすることが行われている。この被覆方法としては、従来、周囲の被覆層９２を含むように接続部９３の周りに巻設された熱収縮性のシートまたはチューブ（以下ともに熱収縮チューブと称する。）Ｔをガスバーナ等で人手により加熱することで収縮させ、接続部９３に密着させ、接続部９３を被覆するものが採用されてきた。この被覆方法は、現場で簡易に施工できるという利点はあるものの、熱収縮チューブＴの加熱を人手で行なうため加熱の均一性に欠け熱収縮チューブＴの密着度が低下するとともに、作業に長時間を要するという問題があった。
【０００３】
この問題を解決する被覆方法の一例が下記特許文献１、２に開示されている。
特許文献１の被覆方法は、導電性の微粉末を練り込んだホットメルト系の接着剤が内面に塗布された架橋ポリエチレンの熱収縮チューブを周囲の被覆層を含むように接続部に巻設し、微粉末を加熱して接着剤を溶融させ、被覆用チューブを被覆層及び接続部に密着させるものである。この方法によれば、被覆用チューブと被覆層の接着強度を高めることができ、管を直押し推進工法により敷設する場合でも、溶接継手部に被覆した被覆材端部が推進のときに接する周囲土壌との剪断抵抗によって剥離したり、ずれたりすることを防ぐことができ、埋設管の防食性を向上することができるとしている。しかしながら、この方法では、被覆層と熱収縮チューブを接合している接着剤が地中の雰囲気のために腐食して隙間が生じ、その隙間から水分等が侵入するおそれがあった。さらに、導電性微粉末を練り込んだ接着剤が塗布された特殊な熱収縮チューブを用意する必要があるという問題があった。
【０００４】
このような熱収縮チューブを使用する代わりに、接続部を包囲するように巻設された透明な樹脂膜を被覆層にレーザ光で接合することが検討されている。例えば特許文献２の被覆方法は、レーザ光に対して吸収性を有する樹脂部材からなるパイプ形状品（被覆層）を、レーザ光に対して透過性を有する樹脂部材からなる継手（樹脂膜）に挿入し、該継手側からレーザ光を照射して両者をレーザ溶着するものであり、被覆層と樹脂膜はそれら同士が溶融・固化して接合されるので強固に接続できるとともに、さらに、被覆層は通常有色でレーザ光吸収性を有するので特殊な部材を用意しなくてよいという利点がある。
【特許文献１】特開平７−９１５８８号公報
【特許文献２】特開２００４−９０６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載の被覆方法による接合強度はある程度優れたものであるが、非開削工法など地中で推進させるような樹脂被覆鋼管に適用するためには、まだ問題を有している。即ち、熱収縮チューブ又は樹脂膜は樹脂被覆鋼管表面に凸状段差を成して被覆されているので、周囲土壌から外周面が受ける剪断抵抗に加え、段差端面部が推進抵抗を受けてしまい、その分剥離を生じ易くなる。このため、推進用樹脂被覆鋼管の接続においては、接続部被覆用の樹脂膜等は管表面から突き出さないような方法をとることが望まれている。また、特許文献２においては、レーザ溶着面を十分密着させるために継手内径よりパイプ外径の寸法を大きくすることが推奨されているが、この継手にパイプを挿入するためには特殊な装置が必要であり、面倒なだけでなく施工性も悪い。
【０００６】
従って本発明は、地中に埋設される樹脂被覆鋼管の接続において、接続部を含む鋼管露出面を密閉しかつ剥離や破損の恐れが少ないように、樹脂膜を樹脂被覆鋼管の被覆層に接合することができる樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置および被覆方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置は、レーザ光吸収性を有する樹脂を主体とした被覆層で鋼管の端部以外の外周面が被覆された樹脂被覆鋼管の端面同士を溶接してなる接続部を包囲するように両側の被覆層の外周面にレーザ光透過性を有する樹脂膜をレーザ溶着し該接続部を被覆する樹脂被覆鋼管の接続部の被覆装置において、一方向にレーザ光を照射するレーザ照射部を備えたレーザ照射手段と、前記樹脂膜の表面を前記レーザ光が照射可能な状態で前記レーザ照射部を前記樹脂被覆鋼管の軸心廻りに回転させる回転手段と、レーザ走査方向に沿って樹脂層に切込みを入れる切断工具を備えた分離手段とを有することを特徴としている。これにより、樹脂膜のレーザ溶着部からエッジまでを短くすることができ、地中推進時の摩擦抵抗によるあおりを小さくすることができる。
【０００８】
本発明は、前記構成に加え樹脂膜のレーザ光が照射されている照射領域部分を被覆層に押付ける押圧手段を備えることが好ましい。これにより、樹脂膜と被覆層の接合予定部を確実に密着させることができ、溶着部の信頼性を高めることができる。
【０００９】
前記本発明において、前記分離手段は前記回転手段に配設され、前記切断工具はレーザ光照射位置から回転方向に先行した位置で、レーザ光照射位置より樹脂膜エッジ側に配置され、レーザ照射領域と所定位置関係を維持しながら移動するようにすることが好ましい。また、前記レーザ照射部を前記樹脂被覆鋼管の軸方向に沿い移動させる水平駆動部と、樹脂被覆鋼管の径方向に移動させる焦点調節部とを備えることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、樹脂被覆鋼管の端部の被覆層は階段状に形成されて、階段状被覆層の段差部を覆うように装着された樹脂膜に対して用いるとよく、切断工具は上段被覆層のエッジから下段被覆層側に微小寸法Ｓ（Ｓ＞０）離れた位置に切込みが入るように位置決めされ、レーザ照射部は上段被覆層のエッジから下段被覆層側に前記微小寸法Ｓよりさらに寸法Ｄ（Ｄ＞０）離れた位置にレーザ光が照射されるように位置決めされるとよい。樹脂層を厚さが上段被覆層の厚さより小さいものを用いることで、接合された後の樹脂層は樹脂被覆鋼管の外周面から飛び出すことなく被覆され、前記Ｓ、Ｄを、０＜Ｓ≦３ｍｍ、０＜Ｄ≦５ｍｍとすると、地中推進時に、推進抵抗や摩擦抵抗による剥離や破損の危険性を小さくすることができる。
【００１１】
本発明の樹脂被覆鋼管の接続部の被覆方法は、レーザ光吸収性を有する樹脂を主体とした被覆層で鋼管の端部以外の外周面が被覆された樹脂被覆鋼管の端面同士を溶接してなる接続部を包囲するように両側の被覆層の外周面にレーザ光透過性を有する樹脂膜を装着し、樹脂膜の両端部と被覆層とを周方向にレーザ溶着して該接続部を被覆する樹脂被覆鋼管の接続部の被覆方法において、樹脂膜の端部を溶着ラインに沿って切断し、樹脂膜の溶着部とエッジまでの距離を所定の寸法とすることを特徴としている。本発明は、土中を推進する工法に適用するとよく、少なくとも推進方向に向かった端部に対して適用するとよい。また、本発明は、樹脂被覆鋼管の端部の被覆層は階段状に形成されており、樹脂膜を上段被覆層のエッジから下段被覆層側に微小寸法Ｓ（Ｓ＞０）離れた位置で切断し、レーザ光を上段被覆層のエッジから下段被覆層側に前記微小寸法Ｓよりさらに寸法Ｄ（Ｄ＞０）離れた位置に照射することが好ましい。樹脂層を厚さが上段被覆層の厚さより小さいものを用いることで、接合された後の樹脂層は樹脂被覆鋼管の外周面から飛び出すことなく被覆され、前記Ｓ、Ｄを、０＜Ｓ≦３ｍｍ、０＜Ｄ≦５ｍｍとすると、地中推進時に、推進抵抗や摩擦抵抗による剥離や破損の危険性を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、樹脂被覆鋼管の接続部を樹脂膜でレーザ溶着して被覆するので強固に接合することができるのに加え、レーザ溶着部と樹脂膜エッジまでの自由長を短くすることができるので、樹脂被覆鋼管が地中を推進する場合でも、樹脂膜は剥離や破損を被る恐れが少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明について、非開削工法で使用される樹脂被覆鋼管の場合を例にその実施態様を説明する。本発明の被覆装置１は、突合せ溶接された樹脂被覆鋼管の被覆層に装着された樹脂膜を、樹脂被覆鋼管の外周面から突き出すことなく被覆層に接合するものである。図１は本発明に係る一態様の被覆装置１の概略構成を示す正面図、図２は図１において矢視ａから見た矢視図、図３は被覆装置１で被覆処理を行う前の樹脂膜の装着状態を示す断面図、図４は被覆装置１で被覆処理を行った後の樹脂膜の被覆状態を示す断面図である。
【００１４】
まず、被覆装置１が被覆処理を行う前の各部材性状について説明する。
本発明の被覆装置１で対象とする樹脂被覆鋼管９（９ａ、９ｂ）は、鋼管９１と、例えばポリエチレン樹脂などからなり粘着性のあるブチルゴムなどを介して鋼管９１の外周面に被覆された第１被覆層９２と、例えばポリエチレン樹脂などからなり第１被覆層９２の外周面に被覆された第２被覆層９４とからなっており、少なくとも第１被覆層９２はレーザ吸収性を有するものである。樹脂被覆鋼管９は、接続に先立ち、その端部は、鋼管９１を露出させ、かつ第１被覆層９２及び第２被覆層９４は階段状をなすように所定長さ剥離されて取り除かれている。
【００１５】
符号９３は、２本の樹脂被覆鋼管９ａ，９ｂの露出した鋼管９１の端面同士の全周が突合せ溶接され接続されてなる接続部である。通常、この種の樹脂被覆鋼管９を接合する場合には開先を取って全周溶接するが、開先を取らずに溶接してもよい。この接続部９３は溶接の熱により変質しているため水分や化学物質などで腐食しやすい。したがって、溶接接続後に、露出した鋼管９１を防食性の優れた樹脂シートやテープで被覆することで接続部９３は密閉される。非開削工法に用いるためにはこれだけでは強度的に懸念があるため、摩耗、強度面でも優れたチューブ状の樹脂膜８を、樹脂被覆鋼管９ａ，９ｂの第１被覆層９２に重ね合わせて全周接合し、接続部９３を密閉して防食的、機械的に保護するのがよい。この場合には、前述した樹脂シート又はテープの被覆は必ずしも必要ではなく、又これらは本被覆装置１と直接的な関係はないため、本実施形態ではチューブ状の樹脂膜８だけを用いた例で説明する。
【００１６】
樹脂膜８はレーザ透過性及び熱収縮性を有し、被覆層９２と同様な材料例えばポリエチレン樹脂を主体としたものを用い、レーザ光を樹脂膜８側から照射し、レーザ吸収性を有する第１被覆層９２と溶着させることで強固に接合することができる。図４に、接合された後の樹脂膜８の望ましい被覆状態を示す。即ち、接合後の樹脂膜８は、第２被覆層９４外周面から突き出さず、かつ樹脂膜８の第１被覆層９２との溶着部Ｍからエッジまでの距離（自由長）Ｄ、及び樹脂膜８のエッジと第２被覆層９４のエッジまでの距離（間隙）Ｓを数ｍｍ程度にできるだけ小さくすることが重要である。これは、土中で推進させる時、樹脂膜８が第２被覆層９４外周面から盛り上がっているとその分推進抵抗を受け、又間隙Ｓが大きいと土砂が入り込んでやはり推進抵抗を受け、また、自由長Ｄが大きいと摩擦抵抗によるあおりが大きくなり、樹脂膜８の剥離、破損の恐れが大きくなるからである。実験によれば、外径４５０ｍｍの樹脂被覆鋼管９で、樹脂膜８及び第２被覆層９４の厚さが約２ｍｍの場合、間隙Ｓは５ミリ以下、好ましくは３ｍｍ以下に、自由長Ｄは４ｍｍ以下好ましくは２ｍｍ以下とするのがよい。
【００１７】
接合後の樹脂膜８が被覆層９２、９４と上述した位置関係になるように被覆されるために、被覆装置１で被覆処理を行う前の樹脂膜８は、図３（ｂ）で示すように、第１被覆層９２に接しながら第２被覆層９４を段差状に覆うようにする。このために、樹脂膜８は、内径が樹脂被覆鋼管９外層の第２被覆層９４部の直径よりやや大きく、厚さが第２被覆層９４の厚さよりやや小さく、その長さは接続部９３の両側の第２被覆層９４の外周面を覆うことができる長さとする。樹脂膜８の装着は、２本の樹脂被覆鋼管９ａ，９ｂを接続する前に一方の樹脂被覆鋼管９ａ又は９ｂに通しておき、図３（ａ）に示すように、樹脂被覆鋼管９ａ，９ｂの接続後に接続部９３を包囲して両側の第２被覆層９４に所定寸法ｐ重なるように移動させることで行う。樹脂膜８の内径が第２被覆層９４の外径より大きいので、施工現場で容易に移動させることができる。その後、樹脂膜８をガスバーナ等で加熱して収縮させ、図３（ｂ）で示すように第１被覆層９２に密着させる。この時、第２被覆層９４にできるだけ近い位置まで密着させるとともに、第２被覆層９４を覆った状態を維持していることが重要である。従って、上述した、樹脂膜８と第２被覆層９４が重なる所定寸法ｐとは、収縮後の樹脂膜８が第２被覆層９４から外れることがないような寸法である。なお、この時、露出した鋼管９１にも接するように収縮させることが好ましい。
【００１８】
このように、被覆装置１で接合される前の樹脂膜８を、収縮後も第２被覆層９４を覆うことができる長さとした理由は、収縮後に前記間隙Ｓが微小寸法になるような長さの樹脂膜８を準備することが極めて難しいからである。即ち、装着時に第２被覆層９４を覆わずかつ間隙Ｓがほとんどないような長さの樹脂膜８を準備しても、樹脂膜８を加熱収縮させるに際し、加熱順序、加熱位置、加熱時間などの加熱状態や径方向の収縮量の違いにより軸方向の収縮量にばらつきが生じるため、間隙Ｓを所定内に制御することが難しいことに加え、第２被覆層９４の剥離長さに合わせて樹脂膜８の長さを施工現場で加工することは面倒であり、実際には対応できないからである。そのため、余裕を持った長さの樹脂膜８を準備し、第２被覆層９４を覆うように装着し、溶着前或いは溶着後に第２被覆層９４との間隙Ｓが所定寸法になる位置で樹脂膜８を切断し、第２被覆層９４を覆う部分を除去するのである。
【００１９】
次に、本実施形態の被覆装置１について説明する。
被覆装置１は、上述した部材を対象とし、基本的な構成として、下方に向けてレーザ光Ｌを照射するレーザ照射部１１１を備えたレーザ照射手段１１と、樹脂膜８の表面をレーザ光Ｌが照射可能な状態でレーザ照射部１１１を樹脂被覆鋼管９の軸心廻りに回転させる回転手段１２と、樹脂膜８のレーザ光が照射されている部分（レーザスポット部）を第1被覆層９２に密着させる押圧手段１４と、第２被覆層９４と微小間隙Ｓをなすように樹脂層８を切断する分離手段１５とを有している。以下、被覆装置１の各構成要素について説明する。
【００２０】
［レーザ照射手段］
レーザ照射手段１１は、下方に向けてレーザ光Ｌを照射するレーザ照射部１１１と、レーザ光Ｌを伝達する光ファイバー１１３を介し前記レーザ照射部１１１に接続されレーザ光Ｌを励起して発信するレーザ発信部１１２とを具備している。レーザ照射部１１１には複数の光学レンズが組込まれており、該光学レンズは、光ファイバ１１３を通じて伝送されたレーザ光Ｌを集光し適宜な位置に焦点を結ばせる。使用するレーザ光Ｌは特に限定されないが、樹脂に照射した場合にレーザ吸収率の高い波長が１０３０ｎｍ前後のＹＡＧレーザ、さらに好ましくは波長が９４０ｎｍまたは８０８ｎｍ程度の半導体レーザを使用することが第１被覆層９２と樹脂膜８を確実に接合するためには望ましい。レーザ照射部１１１は、レーザ光照射軸を中心に水平旋回できるような旋回部１２６を介して後述する焦点調節部１２５に取り付けられ、旋回方向に位置決めできることが望ましい。
【００２１】
レーザ照射部１１１から照射されるレーザ光Ｌは、図５に示すように、種々の態様を設定することができる。図５は、種々のレーザ光Ｌの照射態様を示す正面図およびレーザ光Ｌの照射領域を上方から見た平面図である。例えば、接合すべき樹脂膜８と第１被覆層９２の境界において出来るだけ高温にしたい場合には、図５（ａ）に示すように、レーザ照射部１１１に内蔵されたレンズ１１１１により集光されたレーザ光Ｌの焦点Ｆの位置が境界面にとなるよう設定すればよい。また、広幅の接合部を一回のレーザ光Ｌの照射で形成する場合には、例えば図５（ｂ）に示すように焦点Ｆの位置を境界面の位置から所定の距離ずらしたり（これをデフォーカスという。）、同図（ｃ）に示すようにレーザ光Ｌの集光形態の異なる２つのレンズ１１１１を組合せて照射領域の形状が略８の字状となるようにしたり、同図（ｄ）に示すように集光されたレーザ光Ｌの経路の途中にシリンドリカルレンズ１１１２を置いて照射領域の形状が略楕円形状になるようにするとよい。
【００２２】
［回転手段］
回転手段１２は、樹脂被覆鋼管９の外周面（第２被覆層９４の外周面）を取り囲み周設される略円環状の案内部１２１と、樹脂被覆鋼管９の軸心廻りに回転する方向のみに摺動可能に案内部１２１に嵌着された支持部材１２３と、前記支持部材１２３に配設されるとともに前記案内部１２１に係合して支持部材１２３を樹脂被覆鋼管９の軸心廻りに回転させる回転駆動部１２２とから構成されている。なお、前記レーザ照射部１１１は、樹脂膜８の表面をレーザ光Ｌが照射できるようにレーザ光Ｌを照射する先端部が下方に向けられた状態で後述する水平駆動部１２４、焦点調整部１２５を介して支持部材１２３に取り付けられている。
【００２３】
案内部１２１は、樹脂被覆鋼管９の外周面に下面が接触するように配置可能な等間隔で設けられた略円柱形状の６本の支柱１２１３と、樹脂被覆鋼管９の外径より大きな内径を有し樹脂被覆鋼管９の外周面に前記支柱１２１３を介して支持され固定される略円環状のベース部材１２１１と、軸心方向においてベース部材１２１１の中央部に配設された案内部材である連続して複数の歯面が並設された円環状のラック１２１２とからなる。この案内部１２１は、樹脂被覆鋼管９への取り付けが容易に行なえるように上部案内部１２１ａ、下部案内部１２１ｂと上下に２つに分割された構造となっている。
【００２４】
回転駆動部１２２は、ラック１２１２に噛合う駆動部材である歯車１２２１と、該歯車１２２１に連結し歯車１２２１を回転させる回転駆動部材である電動機１２２２とからなる。回転駆動部１２２は支持部材１２３に取り付けられているので、その歯車１２２１が電動機１２２２で回転されることにより支持部材１２３は樹脂被覆鋼管９の軸心廻りに回転することとなる。なお、前記案内部材と駆動部材はラック１２１２と歯車１２２１の組合せ以外の構成を採ることができ、例えば案内部材としてＴ字状のレールを駆動部材として摩擦車を組込むようにしてもよい。
【００２５】
この回転手段１２には、上記した基本的な構成に加えて、被覆装置１の操作・取扱いの容易化および自動化のため好ましい構成として、水平駆動部１２４と焦点調整部１２５が組込まれている。水平駆動部１２４は、前記レーザ照射部１１１を樹脂被覆鋼管９の軸心方向すなわち水平方向に移動させるものであり、例えばエアシリンダや直動型アクチュエータなど周知のもので構成することができる。また、焦点調整部１２５は、レーザ光Ｌの焦点の位置を調整するためレーザ照射部１１１を上下方向に位置合わせするものである。水平駆動部１２４は、支持部材１２３に取り付けられ、その先端に焦点調整部１２５が固定されている。レーザ照射部１１１は、その焦点調整部１２５に取り付けられている。また、被覆装置１は、回転駆動部１２２、水平駆動部１２４およびレーザ発信部１１２の動作制御のため、電気通信回路を介してそれらが接続された制御手段１３を備えており、レーザ照射部１１１が回転および水平移動される際の速度制御や位置制御、レーザ光Ｌを照射する際の照射条件の制御を設定した条件等で自動的に行なえる構成となっている。
【００２６】
［押圧手段］
押圧手段１４について図６を参照し説明する。図６（ａ）は図６（ｃ）において符号ｃで示すラインにおける断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の右側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）において符号ｂで示した矢視図である。本態様の押圧手段１４は、一対のローラ状の押圧部１４１と押圧部１４１を加圧して樹脂膜８の表面を押圧する加圧部１４２とが略コの字状の連結部材１４３の両椀にそれぞれ装着された構成であり、レーザ照射部１１１に取り付けられている。連結部材１４３は、レーザ光Ｌ照射位置に対し押圧部１４１の位置を調整できる機構を介してレーザ照射部１１１に取り付けられるのが好ましいが、その際にレーザ光Ｌが連結部材１４３に触れないようにしなければならない。
【００２７】
押圧部１４１は、図６（ａ）に示すように、樹脂膜８に当接する胴体と回転軸とを有するローラ１４１１と回転軸を回転可能に軸支するハウジング１４１２とからなり、ハウジング１４１２とローラ１４１１の回転軸との間にはすべり軸受１４１３が嵌着されている。ここで符号Ａは、樹脂膜８の表面においてレーザ光Ｌが照射されている照射領域（いわゆるレーザスポット）であり、押圧部１４１は、照射領域Ａを挟んだ非照射領域であって図において矢印で示すレーザ照射部１１１の回転方向に沿い相対する位置に配設されている。したがって、一対の押圧部１４１は照射されるレーザ光Ｌに直接触れず、該一対の押圧部１４１の間で形成される平面内に照射領域Ａを実質的に包含することとなる。なお、押圧部１４１は、レーザ光Ｌに触れない範囲で出来るだけ照射領域Ａの近くに配設することが望ましい。
【００２８】
加圧部１４２は、図６（ａ）に示すように、押圧部１４１のハウジング１４１２の上部に形成された螺子孔に螺設されるとともに連結部材１４３に形成された孔１４３１に上下方向に移動自在に挿入された２本の支持軸１４２２と、支持軸１４２２に挿着された圧縮バネ１４２１とからなり、押圧部１４１のローラ１４１１が樹脂膜８に当接したときに圧縮バネ１４２１が所定の量だけ圧縮され、押圧部１４１を所定の力で下方に押圧するように構成されている。なお、加圧部１４２は上記に限らず、例えばエアシリンダや直動型アクチュエータなど周知の構成を採ることができる。
【００２９】
上記押圧手段１４は、連結部材１４３がレーザ照射部１１１に取り付けられているので、回転駆動部１２２によるレーザ照射部１１１の回転と同期してレーザ光Ｌの照射領域Ａとの位置関係を保ちつつ移動する。押圧部１４１は、照射領域Ａを挟んだ近傍の回転方向前後部で樹脂膜８の表面に当接し、加圧部１４２で押圧されているので、照射領域Ａにおける樹脂膜８は被覆層９２に押し付けられ被覆層９２と密着している状態となる。
【００３０】
上述した押圧部１４１はレーザ光に触れないような構造としたが、レーザ光透過性を有する材質を用いればレーザ照射中の照射領域Ａを押圧するような構造とすることもできる。図７（ａ）の押圧手段６４は、レーザ光透過性のある平板状の押圧部６４１を有し、該押圧部６４１は、レーザ照射中の照射領域Ａを包んで周辺の樹脂膜８を押圧することができる。また、図７（ｂ）の押圧手段７４は、基本的に上記押圧手段１４と同様な構成であるが、ロール１４１の代わりに長方形状の押圧部７４１が組込まれたものである。このように、押圧手段としては種々の態様を採ることができるが、押圧手段１４は、レーザ光Ｌの照射領域Ａの外側に押圧部１４１を設けておりレーザ光Ｌによる加熱等の影響を考慮する必要がない点、および、ローラ１４１１は樹脂膜８に当接しつつレーザ照射部１１１の回転とともに回動するので樹脂膜８の表面に損傷が生じない点で好ましい。
【００３１】
［分離手段］
分離手段１５は、図２に示すように、レーザ照射部１１１と同期して樹脂被覆鋼管９の軸心を中心に回転移動するように、回転手段１２で回転する部分に取り付けるとよく、レーザ照射部１１１に取り付ける。分離手段１５は、樹脂被覆鋼管９の径方向及び円周方向に切刃を向けた切断工具１５１を備え、樹脂膜８を切断し樹脂膜８の端部分を分離できるようにする。切断工具１５１はナイフ状或いは円板状のものを使用することができ、円板状のものは回転駆動させるようにしてもよい。レーザ照射部１１１は水平駆動部１２４、焦点調整部１２５に取り付けられているので、分離手段１５は、切断工具１５１がレーザ照射領域Ａと所定の位置関係になるような位置に固定してもよいが、切断工具１５１の位置調整の自由度を大きくとるために、樹脂被覆鋼管９の径方向及び軸方向に位置決め調整できる機構に取り付けることが望ましい。切断工具１５１は、樹脂膜８を完全切断することが望ましいが第１被覆層９２には達しないようにしなければならない。このため、手作業で取り除くことができるような切込み深さであれば不完全切断としてもよい。
【００３２】
分離手段１５は、樹脂膜８の第２被覆層９４を覆う部分を除去するために、図８に示すように第２被覆層９４から第１被覆層９２へと到る段差部８１で切断するようにする。段差部８１は傾斜しているため第１被覆層９２との間には隙間があり、第２被覆層９４に近い位置で切断するほど、切断工具１５１の切込み位置を第１被覆層９２から離すことができ、第１被覆層９２を傷つけることなく完全切断することが可能となる。一方、樹脂膜８を溶着するためのレーザ光Ｌは、切断位置から約自由長Ｄ離れた位置に照射するが、樹脂膜８と第１被覆層９２を溶着させるためには、押圧手段１４のローラ１４１１は、照射領域Ａの樹脂膜８を第１被覆層９２に密着させるように押圧する必要がある。しかし、段差部８１で樹脂膜８を押圧する場合、ローラ１４１１が当接している樹脂膜８が第２被覆層９４を覆った部分と接続状態を維持していると、図９（ａ）に示すように、ローラ１４１１は第１被覆層９２に密着できない。しかし、図９（ｂ）に示すように、切り離された状態であれば第１被覆層９２に密着して押付けることができる。このため、切断工具１５１は、図２に示すように、回転方向前方のローラ１４１１から所定量ｒ先行する位置に配設されていることが好ましい。即ち、後述する被覆方法で説明するように、樹脂膜８が第２被覆層９４を覆っていても、ローラ１４１１が押圧する樹脂膜８はすでに切断状態にあり、樹脂膜８と第１被覆層９２とを密着させることができる。
【００３３】
上記構成の被覆装置１による被覆方法について、図１０及び図１１を参照しながら説明する。
まず、図３（ｂ）に示すように、樹脂膜８が第２被覆層９４を覆って熱収縮された樹脂被覆鋼管９に対し、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザ照射部１１１が頂部に固定された上部案内部材１２１ａを、接合部近傍の軸方向所定位置の上側に置き、次に樹脂被覆鋼管９の下方から下部案内部１２１ｂを上部案内部１２１ａと接続し、被覆装置１を樹脂被覆鋼管９の外周面に組み上げる。樹脂膜８の段差部８１で第２被覆層９４のエッジから（Ｓ＋Ｄ）だけ離れた一方の接合予定部８ａにレーザ光Ｌの中心が照射されるように、樹脂被覆鋼管９の軸心方向について水平駆動部１２４でレーザ照射部１１の位置を調整する。次に、焦点調整部１２５によりレーザ照射部１１１の高さを変えてレーザ光Ｌの焦点位置を調整する。この時、分離手段１５の切断工具１５１は、レーザ照射位置から回転方向に所定量先行した位置で、図８に示すように、樹脂膜８の段差部８１の第２被覆層９４から間隙Ｓだけ離れた位置で樹脂膜８を切断できるよう位置調整される。また、押圧手段１４のローラ１４１１は、図９に示すように、樹脂膜８の段差部８１で、第２被覆層９４側の側面が切断工具１５１の切断ラインとほぼ同一ライン上にあるように調整される。なお、焦点調節部１２５でレーザ照射部１１１をレーザ光Ｌ合焦位置に移動させると、切断工具１５１の先端は樹脂膜８を突き抜けた状態となる。
【００３４】
次に、図１０（ｃ）に示すように、被覆装置１を起動して制御手段１３に設定した条件で樹脂被覆鋼管９の中心からみて反時計回りにレーザ照射部１１１を所定の速度で回転させる。レーザ照射部１１１の移動開始と同時に、切断工具１５１に切込まれた樹脂膜８は切断が開始されていく。レーザ照射部１１１が回転開始から設定した所定位置に移動した後、レーザ光Ｌの照射を開始し、樹脂膜８と第１被覆層９２の接合予定部８ａにレーザ光Ｌを照射していく。前記所定位置は、切断工具１５１先端とレーザ光照射領域Ａ間距離以上であって、先行する切断工具１５１で既に樹脂膜８が切断進行方向に十分に切断され、ローラ１４１１で段差部の樹脂膜８が第１被覆層９２に十分密着できるよう変形され得る距離である。レーザ照射領域Ａは進行方向の前後に微小距離挟んで配設されたローラ１４１１の間に形成されるので、レーザ照射領域Ａの樹脂膜８は、ローラ１４１１の押圧作用で第１被覆層９２と密着されている。また、レーザ光が走査された直後の溶着部Ｍは、後方のローラ１４１１で押圧されるので、引き続いて第１被覆層９２と密着され、良好な接合状態が実現される。
【００３５】
次に、図１１（ａ）に示すように、レーザ照射部１１１をレーザ光照射開始位置まで樹脂被覆鋼管９の廻りを回転させることにより、一方の接合予定部８ａについて樹脂膜８と第１被覆層９２の接合が終了する。このとき、レーザ照射部１１１はレーザ光Ｌを照射しつつ樹脂被覆鋼管９の廻りを連続的に回転しているので、樹脂膜８と第１被覆層９２の接合部は、接合の開始点から終了点まで切れ目無く連続した一条の筋状に形成される。また、切断工具１５１は切断予定ラインを１周以上にわたり走行するので、樹脂膜８は切断ラインで完全に切り離され、第２被覆層９４側の樹脂膜８の端部を手で容易に除去することができる。これより、図４で示すように、樹脂膜８と第１被覆層９２の一方側は、樹脂膜８のエッジと第２被覆層９４のエッジが間隙Ｓ離れ、かつ樹脂膜８のエッジが溶着部Ｍの中心位置から自由長Ｄの位置となるように接合されることになる。
【００３６】
次に、図１１（ｂ）に示すように、他方の接合予定部８ｂを接合するため、被覆装置１を樹脂被覆鋼管９の外周面からはずし、他方の接合予定部８ｂの位置に合わせて被覆装置１を固定しなおし、上記と同様に接合予定部８ｂの樹脂膜８と被覆層９２を接合する。その結果、樹脂膜８は、第２被覆層９４の外周面から突き出すことなく軸方向両端部を第２被覆層９４とわずかの間隙Ｓを介して対向しつつ、短い自由長Ｄとなるような位置で第１被覆層９２と全周接合された状態となる。これにより、接続部９３及び露出した鋼管９１は外気から遮断され腐食等が防止されるとともに、樹脂管８は推進時の推進抵抗及び摩擦抵抗による剥離作用を受け難くなる。
【００３７】
なお、上記説明では、接合予定部８ａの接合完了後に、被覆装置１を樹脂被覆鋼管９から一旦取り外し接合予定部８ｂの位置に付け替えるとしたが、レーザ照射部１１１をレーザ光照射軸を中心に水平旋回できるような旋回部１２６に取り付け、旋回方向で位置決めできるような構成としておけば、接合予定部８ａの接合完了後に、図１１（ｃ）で示すように、被覆装置１を付け替えることなく接合予定部８ｂの位置までレーザ照射部１１１を水平駆動部１２４で水平移動させ、レーザ照射部１１１を１８０度水平旋回させることで接合予定部８ｂを接合できるようになるので作業が効率的になり好ましい。
【００３８】
前記の実施形態では、樹脂膜８の両端部が第２被覆層９４と間隙Ｓを介して対向し、短い自由長Ｄとなるような位置で第１被覆層９２と全周接合されるとしたが、樹脂被覆鋼管９の推進方向が決まっているような場合には、推進方向前方の端部に対してのみ前述の被覆処理を行うようにしてもよい。即ち、推進方向後方の端部に対しては、第１被覆層９２だけを覆うように装着して切断しないままにしたり、第２被覆層９４を覆うように装着しても切断しないままにしておくこともできる。また、樹脂膜８が薄く、熱収縮時に第２被覆層９４のエッジにほぼ倣って第１被覆層に密着するような場合は、必ずしも樹脂膜を押圧しなくてもよい。この場合は、樹脂膜の切断は溶着後逐次切断するか又は全周溶着後に行ってもよく、必ずしもレーザ照射部と同期して切断する必要がない場合は、回転手段１２を初期位置に戻す時或いは手動で切断操作を行うようにしてもよい。
【００３９】
また、これまで樹脂被覆鋼管９は第１被覆層９２と第２被覆層９４が形成されているとして説明したが、第１被覆層９２だけであっても、端部側の外周を切削等で除去し、第１被覆層９２と第２被覆層９４で形成されると同様な段差が形成されていれば同様に被覆処理することができる。また、第１被覆層９２だけで段差も形成されていない場合でも、樹脂膜８の厚さが薄い時には適用するとよい。即ち、摩擦抵抗による樹脂膜端部のあおりを小さくするのに有効となる。この場合は、前述した樹脂膜エッジから溶着部までの自由長Ｄを小さくするように溶着することになるが、樹脂膜エッジを基準にレーザ照射位置を決めるようにしようとすると、エッジが全周にわたって軸方向にほぼずれなく装着されていなければ適用できないのに対し、適当な位置で溶着してこれを基準に自由長Ｄとなる位置で切断することができるので、適用範囲が広く、施工も簡単でかつ確実である。このように種々の実施形態の形態が考えられるが、本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る被覆装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１において矢視ａから見た矢視図である。
【図３】図１の被覆装置で被覆処理を行う前の樹脂膜と被覆層の関係を説明するための図である。
【図４】図１の被覆装置で被覆処理された後の樹脂膜の望ましい被覆状態を示す図である。
【図５】樹脂膜と被覆層を溶着する時のレーザ光の種々の照射態様を示す図である。
【図６】図１の被覆装置の押圧手段の概略構成図である。
【図７】図６の押圧手段の別の変形態様の概略構成図である。
【図８】樹脂膜の段差部における図１の切断工具の位置を説明するための図である。
【図９】樹脂膜の段差部における図１の切断工具と押圧部の関係を説明するための図である。
【図１０】図１の被覆装置で被覆する時の動作を説明するための図である。
【図１１】図１の被覆装置で被覆する時の動作を説明するための図である。
【図１２】従来例の樹脂被覆鋼管の接続部を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：被覆装置
１１：レーザ照射手段
１１１：レーザ照射部
１１２：レーザ発信部
１１３：光ファイバ
１２：回転手段
１２１：案内部
１２２：回転駆動部
１２３：支持部材
１２４：水平駆動部
１２５：焦点調整部
１３：制御手段
１４：押圧手段
１４１：押圧部
１４２：加圧部
１４３：連結部材
１５：分離手段
１５１：切断工具
８：樹脂膜
９：樹脂被覆鋼管
９１：鋼管
９２：被覆層
９３：接合部
【図１】
2007261065.tif 000003
【図２】
2007261065.tif 000004
【図３】
2007261065.tif 000005
【図４】
2007261065.tif 000006
【図５】
2007261065.tif 000007
【図６】
2007261065.tif 000008
【図７】
2007261065.tif 000009
【図８】
2007261065.tif 000010
【図９】
2007261065.tif 000011
【図１０】
2007261065.tif 000012
【図１１】
2007261065.tif 000013
【図１２】
2007261065.tif 000014