(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接機の本体と、この本体を、熱可塑性樹脂製管内で管軸方向に走行可能で、かつ上下方向に昇降可能に支持する昇降・走行支持部と、本体に装着され、伸縮可能に略放射状に延びる少なくとも１つの上駆動脚部と、本体に装着され、略放射状に延びる１対の下固定脚部と、本体に装着され、前記管をその内面から溶接するための溶接部と、本体を前記管内で走行させる際は、前記上駆動脚部及び１対の下固定脚部が前記管の内面に接触しないように、前記上駆動脚部を縮状態とし、かつ前記１対の下固定脚部を前記昇降・走行支持部により本体を介して上昇させ、溶接部が所定箇所に到達すると、前記１対の下固定脚部を前記昇降・走行支持部により本体を介して下方へ降下させて前記管の内面に当接させた後、前記昇降・走行支持部自体を上昇させ、さらに前記上駆動脚部を伸状態にして前記管の内面に当接させ、次いで溶接部により溶接すべく、各部に作動を指令する駆動制御部とを備え、溶接部は、溶融した樹脂を溶接する箇所に押し出して溶接する溶接トーチと、溶接トーチに付加される補助手段とを備え、この補助手段は溶接される箇所を予め加熱する熱風加熱器と、溶接された部分を冷却する冷却器と、冷却された溶接部分を前記管の内壁に展圧する圧着器とからなる熱可塑性樹脂製管の溶接機。
【請求項２】
伸縮・走行支持部が、基台と、この基台を前記管内で管軸方向に走行させる車輪部と、前記基台上で本体を上下方向に昇降させる昇降部とからなる請求項１に記載の溶接機。
【請求項３】
車輪部が、左右両側それぞれに、走行方向に並ぶ３以上の車輪を備えてなる請求項２に記載の溶接機。
【請求項４】
昇降部が、油圧シリンダからなる請求項２に記載の溶接機。
【請求項５】
少なくとも１つの上駆動脚部が、一対の上駆動脚部である請求項１に記載の溶接機。
【請求項６】
熱可塑性樹脂製管が、ポリエチレン樹脂製管、ポリプロピレン樹脂製管又はポリ塩化ビニル樹脂製管である請求項１に記載の溶接機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂製管の溶接機に関し、さらに詳しくは上・下水道管、排水管、ガス管などの熱可塑性樹脂製管の所定部位を内部(内面)から溶接する熱可塑性樹脂製管の溶接機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱可塑性樹脂製管を内部(内面)から溶接する方法(内面溶接方法)は、とりわけ、手溶接による作業で行われていた。そのため作業条件により溶接強度が変動したり、多くの作業時間を必要としていた。
例えば、口径２００ｍｍ程度のガス管の継ぎ手部を溶接する作業は、ガス管を水平に固定し、円周継ぎ手部の外側近傍にガイドレールを固定し、そのガイドレールに溶接機を沿わせて走行させることによって円周継ぎ手部を連続的に溶接していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方式では、溶接時間及び溶接作業の準備時間がかなり必要となり、また溶接個所によっては作業が困難な場合もあり、一定の溶接強度、密閉度等の品質を保証することが困難であった。さらに付加される補助的作業が工期を増大させる原因となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶接機の本体と、この本体を、熱可塑性樹脂製管内で管軸方向に走行可能で、かつ上下方向に昇降可能に支持する昇降・走行支持部と、本体に装着され、伸縮可能に略放射状に延びる少なくとも１つの上駆動脚部と、本体に装着され、略放射状に延びる１対の下固定脚部と、本体に装着され、前記管をその内面から溶接するための溶接部と、本体を前記管内で走行させる際は、前記上駆動脚部及び１対の下固定脚部が前記管の内面に接触しないように、前記上駆動脚部を縮状態とし、かつ前記１対の下固定脚部を前記昇降・走行支持部により本体を介して上昇させ、溶接部が所定箇所に到達すると、前記１対の下固定脚部を前記昇降・走行支持部により本体を介して下方へ降下させて前記管の内面に当接させた後、前記昇降・走行支持部自体を上昇させ、さらに前記上駆動脚部を伸状態にして前記管の内面に当接させ、次いで溶接部により溶接すべく、各部に作動を指令する駆動制御部とを備え、溶接部は、溶融した樹脂を溶接する箇所に押し出して溶接する溶接トーチと、溶接トーチに付加される補助手段とを備え、この補助手段は溶接される箇所を予め加熱する熱風加熱器と、溶接された部分を冷却する冷却器と、冷却された溶接部分を前記管の内壁に展圧する圧着器とからなる熱可塑性樹脂製管の溶接機を提供する。
【０００５】
すなわち、本発明は、溶接機の本体及び溶接部に対し、特定の昇降・走行支持部、上駆動脚部、下固定脚部及びこれら各部の駆動制御部を備えることによって、溶接機を熱可塑成樹脂製管内の所定個所へスムーズに移動できると共にしっかり固定でき、それによって短時間で高品質の溶接が可能になる。特に熱可塑性樹脂製管が真円でなく若干変形していても（例えばたわみ性管のごとく）、上駆動脚部の伸縮と、昇降・走行支持部による下固定脚部の昇降とによって、溶接機全体をしっかり管内部に固定できるので溶接個所のずれを防止でき、高品質の溶接を可能にする。
【０００６】
本発明に係る溶接機は、本体と、この本体に装着された昇降・走行支持部、上駆動脚部、下固定脚部及び溶接部と、これら各部の駆動制御部とからなる。
伸縮・走行支持部は、好ましくは、基台と、この基台を熱可塑性樹脂製管内で管軸方向に走行（移動）させる車輪部と、基台上で本体を上下方向に昇降させる昇降部とからなり、車輪部は溶接機全体を回転可能に支持でき、熱可塑性樹脂製管の内面を傷つけないものであれば、特に限定されないが、左右両側それぞれに、走行方向に並ぶ３以上の車輪が、溶接される継ぎ手部のＶ字状段差を進行することができるので、より好ましい。昇降部としては、油圧シリンダ、エアシリンダなどを採用できるが、油圧シリンダがより好ましい。
【０００７】
上駆動脚部は、本体に少なくとも１つ装着され、伸縮可能に略放射状に延びる。具体的には、上駆動脚部は、角度間隔６０〜１００度で手を広げたように上方へ延び、シリンダ（例えば油圧シリンダ、エアシリンダ）と、このシリンダによって伸縮可能となる脚部とからなるものが好ましい。
【０００８】
下固定脚部は、本体に少なくとも１対装着され、略放射状に延びる。具体的には、角度間隔６０〜１００度で、開脚状態に下方に延びる１対の脚部からなる。なお、これらの脚部には、溶接機全体を支える強度を確保できるのであれば、伸縮性を持たせてもよい。
【０００９】
溶接部は、好ましくは、本体に、管軸のまわりに回動可能に装着された回動体と、この回動体に取り付けられた溶接トーチと、同じく前記回動体に略放射状に取り付けられ、熱可塑性樹脂製管の内周面に沿って走行する２以上のガイドローラとからなる。そして溶接トーチには、好ましくは、補助手段が付設される。補助手段としては、溶接個所を加熱する熱風加熱器と、溶接部分を冷却する冷却器と、冷却された溶接部分を熱可塑性樹脂製管の内壁に圧着する圧着器とを採用するのが好ましい。
【００１０】
駆動制御部は、昇降・走行支持部、上駆動脚部、溶接部などの作動を指令し、溶接機を自動的に又は遠隔操作にて一部自動的に運転する、マイクロコンピュータ又は電子回路からなる。
【００１１】
本発明に係る溶接機が溶接の対象とする熱可塑性樹脂製管としては、ポリエチレン樹脂製管、ポリプロピレン樹脂製管又はポリ塩化ビニル樹脂製管が好ましいものとして挙げられ、特に限定されないが、上・下水道管、配水管、ガス管などの口径２０〜２０００mmφ、好ましくは１０００mmφ以上のものが具体例として挙げられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態に基いて本発明を詳述する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
図１は、本発明に係る熱可塑性樹脂製管の溶接機の一つの実施の形態として、上水道管の自動溶接機の全体構成を模式的に示す概略構成説明図である。
【００１３】
図１において、自動溶接機１は、溶接機の本体２と、この本体を上水道管Ｋ内で昇降・走行可能に支持する昇降・走行支持部３と、本体２の略中心より上方に装着された前後一対の上駆動脚部４・５と、本体２の略中心より下方に装着された下固定脚部６・７と、本体２に装着された溶接部８と、これら各部の駆動制御部９とから主としてなる。
【００１４】
昇降・走行支持部３は、基台１０と、この基台を上水管Ｋ内で上水管Ｋの管軸方向に走行可能に支持する３つの車輪１１・１２・１３と、本体２と基台１０との間に固定され、本体２を上下に昇降可能に支持するシリンダ14とからなる。
前の上駆動脚部４は、本体２に、上方へ略放射状に延出して（角度間隔６０〜１００度に広げたように）固定された左右のシリンダ１５ａ・１５ｂと、これらのシリンダでそれぞれ伸縮される左右４4と同様の構成につき説明を省略する。
前の下固定脚６は、本体２に，下方へ略放射状に延出して（角度間隔６０〜１００度に開脚して）固定された左右の脚部１８ａ・１８ｂからなる。なお、後の下固定脚７は、前の下固定脚６と同様の構成につき説明を省略する。
【００１５】
溶接部８は、伸縮可能な溶接トーチ１９と、伸縮可能で、直線状に背向して延びる一対のガイドローラとしての駆動ローラ２０・２１と、本体２に固定され、これらの溶接トーチ１９及び一対の駆動ローラ２０・２１1を略管軸のまわりに回動可能に支持する回動部２２とからなる。溶接トーチ１９は、シリンダ２３と、このシリンダ２３により伸縮可能に支持される溶接トーチ部２４4とからなる。駆動ローラ２０は、シリンダ２５と、このシリンダによって半径方向に伸縮可能に支持される回転ローラ２６とからなる。駆動ローラ２１は、シリンダ２５とは同一線状に背向して延びるシリンダ２７と、このシリンダによって伸縮可能に支持される回転ローラ２８とからなる。
次に、以上の構成を備えた自動溶接機１の作動を、図１と共に、次の図を参照して、説明する。
【００１６】
図２は、自動溶接機の使用状態説明図であり、特に自動溶接機が上下水道管内を移動する状態を管軸方向から示す。図3は、自動溶接機の固定状態を示す図2相当図である。図４は移動時の自動溶接機を横方向から示す使用状態説明図である。
図５は熱可塑性樹脂製管（上下水道管）のたわみ状態を説明する説明図、図６は熱可塑性樹脂製管の溶接状態を示す一部破断部を含む斜視図である。
【００１７】
（１）走行時（特に図２及び図４参照）
まず、上駆動脚部４・（５）を縮状態とし、下固定脚部６・（７）を昇降・走行支持部３によって本体２を介して上昇させ、上駆動脚部４・（５）と下固定脚部６・（７）とが被溶接管としての熱可塑性樹脂製管Ｋの内面に接触しないようにすると共に、自動溶接機１の中心位置を熱可塑性樹脂管Ｋの中心位置より上位にして自動溶接機１を熱可塑性樹脂製管Ｋ内に押し込む。そして昇降・走行支持部３によって自動溶接機１全体を管軸方向に走行（移動）させ、溶接部（８）を所定個所に誘導する。
【００１８】
（２）固定（特に図３参照）
下固定脚部６・（７）を昇降・走行支持部３によって本体２を介して下降させ、熱可塑性樹脂製管Ｋの内面に当接させる。そして上駆動脚部４・（５）を伸状態にして熱可塑性樹脂製管Ｋの内面に当接させ、さらに昇降・走行支持部３自体を上昇させて浮いた状態とし、自動溶接機１の中心位置を熱可塑性樹脂製管Ｋの中心位置に戻して全体を熱可塑性樹脂製管Ｋ内にしっかり固定する。
【００１９】
（３）溶接（特に図３及び図５〜６図参照）
図３のごとく、溶接機１を熱可塑性樹脂製管Ｋ内にしっかり固定した後、一対の駆動ローラ２０・２１を伸状態にして熱可塑性樹脂製管Ｋの内面に弾性的に当接させる。そして溶接トーチ１９を回動部２２により回動させて熱可塑性樹脂製管Ｋの継ぎ手部の輪状の境界部（断面略Ｖ字状の継ぎ目）に沿って移動させながら、熱可塑性樹脂製管Ｋと同一材料の固形状（棒状またはペレット状）の溶接材料を溶融させ、継目に沿って円周方向に押出し接合する。なお、１７ａ、１７ｂは溶接境界部（断面略Ｖ字状の継ぎ目）を照らし案内するビームランプである。図６において、Ｙは、熱可塑性樹脂製管Ｋａと熱可視性樹脂製管Ｋｂの継ぎ手部との輪状の境界部に形成された溶接部分を示す。
【００２０】
なお、上・下水道管、配水管、ガス管などに用いられる熱可塑性樹脂製管は、その熱可塑性という材料の性質によりたわみ性を有し、図５のごとく横断面の輪郭が変形したり、中心位置が変動する（例えば、熱可塑性樹脂（ポリエチレン樹脂）製管の口径：２０００ｍｍで、２０ｍｍ程度の変動）場合が多いが、上述の自動溶接機１は、昇降・走行支持部３，伸縮可能な上駆動脚部４・５、下固定脚部６・７、駆動ローラ２０・２１などの連携により、熱可塑性樹脂製管の変形に対応して熱可塑性樹脂製管の中心を短時間（約１／３に短縮）に精度よく決定でき、さらに、駆動ローラ２０・２１の伸縮性により、熱可塑性樹脂製管の内面の変形に対応した溶接を可能にする。
【００２１】
以上の実施の形態とは異なり、溶接トーチに、補助手段を付加できる。
図７は、溶接トーチとこの溶接トーチに付加される補助手段の実例を示す斜視図である。
図７において、先の実施の形態と同一構造の溶接トーチ１９に補助手段として、溶接個所を加熱する熱風加熱器２９と、溶接部分を冷却する冷却器３０と、冷却された溶接部分を熱可塑性樹脂製管の内壁に圧着（展圧）し、クレータ処理をする圧着器３１とからなり、溶接トーチ１９を補助してより高品質の溶接を可能にする。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、溶接機の本体及び溶接部に対し、特定の昇降・走行支持部、上駆動脚部、下固定脚部及びこれら各部の駆動制御部を備えることによって、溶接機を熱可塑成樹脂製管内の所定個所へスムーズに移動できると共にしっかり固定でき、それによって短時間で高品質の溶接が可能になる。特に熱可塑性樹脂製管が真円でなく若干変形していても（例えばたわみ性管のごとく）、上駆動脚部の伸縮と、昇降・走行支持部による下固定脚部の昇降とによって、溶接機全体をしっかり管内部に固定できるので溶接個所のずれを防止でき、高品質の溶接を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱可塑性樹脂製管の溶接機の一つの実施の形態として、上水道管の自動溶接機の全体構成を模式的に示す概略説明図である。
【図２】自動溶接機の使用状態説明図であり、特に自動溶接機が上水道管内を移動する状態を管軸方向から示す。
【図３】自動溶接機が固定されている状態を示す図2相当図である。
【図４】移動時の自動溶接機を横方向から示す使用状態説明図である。
【図５】熱可塑性樹脂製管（上水道管）のたわみ状態を説明する斜視図である。
【図６】熱可塑性樹脂製管の溶接状態を示す一部破断部を含む斜視図である。
【図７】溶接トーチとこの溶接トーチに付加される補助手段の実例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１      自動溶接機
２      溶接機の本体
３      昇降・走行支持部
４・５  上駆動脚部
６・７  下固定脚部
８      溶接部
９      駆動制御部
１０    基台
１１・１２・１３ 車輪
１４    シリンダ
１５ａ・１５ｂ  シリンダ
１６ａ・１６ｂ  脚部
１７ａ・１７ｂ  ビームランプ
１８ａ・１８ｂ  脚部
１９    溶接トーチ
２０・２１ 駆動ローラ
２２    回動部
２３    シリンダ
２４   溶接トーチ部
２５   シリンダ
２６   回転ローラ
２７   シリンダ
２８   回転ローラ
２９   熱風加熱器
３０   冷却器
３１   圧着器
【図１】
0004369015.tif 000002
【図２】
0004369015.tif 000003
【図３】
0004369015.tif 000004
【図４】
0004369015.tif 000005
【図５】
0004369015.tif 000006
【図６】
0004369015.tif 000007
【図７】
0004369015.tif 000008