JP2963082B2 - 電気融着式プラスチック管継手並びにその製造方法及び巻線装置 - Google Patents

Description

【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
チック管継手並びにその製造方法及び製造するのに好適
な自動巻線装置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の製造方法は、継手１０の内
周面を形成するインナー１を射出成形するインナー成形
工程と、インナー１の両端に設けられた座にコネクター
ピン５を装着するピン装着工程と、電熱線３の先端を一
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の後端を他方
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、単にコネクターピンに電
熱線を複数回巻き付けるものや、実開平５−２０９５７
号公報に開示され、図３に示すように、コネクターピン
５にフランジ状の２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
シメ手段によるものなどがある。また、巻線工程におけ
る電熱線３への張力付与方法は、電磁ブレーキ或いはパ
ウダーブレーキなどの摩擦抵抗負荷を付与する機器を、
電熱線の送り出し軸や、又は電熱線走行経路途中で電熱
線を１周以上巻き付けたコンタクトロール軸に結合し、
その負荷を電熱線３に張力として与えるものが一般的で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、継手
とパイプの融着は、供給される電気エネルギによる電熱
線３の発熱作用により行なわれる。従来の融着制御は、
一定の電力を継手内部が所定の溶融状態になるまで通電
する方法であり、温度等をセンシングして行なってい
る。この方法では定められた溶融状態になるまで通電す
ればよく、発熱量に影響する電熱線の抵抗値が、ある程
度異なっても又バラツキがあっても融着性能には特に不
都合は起こらない。また、万一コネクターピンと電熱線
に接合不良があっても発見することができるため、施行
不良を起こすことはない。一方、最近では、特に水用が
顕著であるが、継手自体の構造の簡素化、低価格化、及
びコントローラの簡易化、低価格化の要求により、通電
時間を一定とするような融着制御方法のものも求められ
てきている。この場合、所定の溶融状態を得るために
は、コネクターピンと電熱線が確実に接合されていると
ともに、電熱線の抵抗値は予め決められた値であること
が重要であり、抵抗値のずれ及びばらつきが融着品質の
良否を左右することにもなる。そのため、通電部が正常
に通電でき、かつその抵抗値が所定値範囲内にある継手
が要求される。

【０００５】従来の製造方法で製造した継手の通電部の
抵抗値を測定したところ、電熱線の固有抵抗値に対し１
０％程度もばらついているものがあり、この原因は主と
して接合工程と巻線工程にあった。なおここで言う固有
抵抗値とは、予め決まる継手の巻線に必要な長さ全長に
対し、張力をかけない時に測定した抵抗値である。接合
工程においては、接合部の接合状況が不安定で接合力が
弱く、張力を付加して巻線すると電熱線がずれたり、緩
んで螺旋溝の底にしっかりと電熱線が密着できないこと
から、電熱線の巻き付け長さが一定せず電熱線の抵抗値
がばらついた。また、このためアウター成形時にコネク
ターピンと電熱線の間に溶融したプラスチックが入り込
み接触不良を生じるという問題もあった。さらに、極端
な場合には電熱線がはずれてしまうこともあった。これ
らの現象は、後述する巻線工程において張力変動が大き
い、ということとも絡み、相互に悪影響を及ぼしてい
た。 また、巻線工程においては、摩擦抵抗方式の張力
付加は電熱線の送り出しボビン等の慣性の影響を受け、
加減速時は張力変動が大きくなり、特に起動時には電熱
線自体の弾性限度を超えるような張力が作用し、電熱線
の伸び、局部的なくびれが生じて電熱線の抵抗値がばら
ついていた。また、ボビンに巻かれている電熱線量の変
化による負荷トルクの変化も張力に影響していた。なお
最近では、前述した構造のインナーを成形せず、例えば
インナーに代えて一種の治具である芯金を用いてコネク
ターピン固定部分のみを射出成形し、コネクターピンに
接合した電熱線を芯金の廻りに巻線し、アウターを成形
した後芯金を除去する等の方法で製造されるインナーレ
ス継手も生産されるようになってきたが、前記工程には
特に変わるところはなく、共通の問題である。 従っ
て、本発明は電熱線の抵抗値のバラツキが小さい品質の
安定した継手を提供するとともに、その継手の製造方法
及び製造に好適な巻線装置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】本発明の電気融着式プラ
スチック管継手は、両端がコネクターピンに接合された
電熱線をプラスチックでモールドして成した電気融着式
プラスチック管継手において、継手の一部を成す成形体
に予め固定された両方のコネクターピンの一方に電熱線
の一端を溶接接合し、電熱線に弾性限度内の所定張力を
与えて被巻付け体に巻線し、張力が作用した状態の電熱
線の他端を他方のコネクターピンに接して溶接接合する
工程を経て製造することにより、電熱線の端部はコネク
ターピンに溶接で接合されており、コネクターピン間の
電熱線は張力が保持され、電熱線の抵抗値の固有抵抗値
からのずれは固有抵抗値の５％以内にあることを特徴と
している。なおここで言う固有抵抗値とは、予め決まる
継手の巻線に必要な電熱線長さ全長に対し、張力をかけ
ない時に測定した抵抗値である。また、本発明の電気融
着式プラスチック管継手は、プラスチック製のインナー
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、インナーに形成された螺旋溝に巻いた電熱
線と、この電熱線の両端と個々に接続した金属製のコネ
クターピンとからなり、インナーの両端部に予め固定さ
れた両方のコネクターピンの一方に電熱線の一端を溶接
接合し、電熱線に弾性限度内の所定張力を与えて螺旋溝
に巻付け、張力が作用した状態の電熱線の他端を他方の
コネクターピンに接して溶接接合する工程を経て製造す
ることにより、電熱線の端部はコネクターピンに溶接で
接合されており、コネクターピン間の電熱線は張力が保
持され、電熱線の抵抗値の固有抵抗値からのずれは固有
抵抗値の５％以内にあることを特徴としている。また、
本発明の電気融着式プラスチック管継手は、プラスチッ
ク製のインナーと、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、インナーに形成された螺旋
溝に巻いた電熱線と、この電熱線の両端と個々に接続し
た金属製のコネクターピンとからなり、インナーの両端
部に予め固定された両方のコネクターピンの一方に電熱
線の一端を溶接接合し、電熱線に弾性限度内の所定張力
を与えて螺旋溝の底に密着するように巻付け、張力が作
用した状態の電熱線の他端を他方のコネクターピンに接
して溶接接合する工程を経て製造することにより、電熱
線の端部はコネクターピンに溶接で接合されており、コ
ネクターピン間の電熱線は張力が保持され、電熱線は螺
旋溝底に密着して配線されていることを特徴としてい
る。即ち、電熱線は、予めインナーの両端部に装着され
たコネクターピンの一方に溶接で強固に接合した後、張
力を付与して螺旋溝底に密着するように巻付け、そのま
ま他方のコネクターピンに溶接で強固に接合するので、
電熱線が巻付け時の張力を保持した状態でアウターが成
形され、アウター成形後も電熱線は螺旋溝底に密着して
配線された状態を維持しているのである。また、前述し
た構成の本発明の電気融着式プラスチック管継手は、コ
ネクターピンの固定部近傍に電熱線をガイドするガイド
部を形成すると、電熱線をコネクターピンの溶接部に精
度良く位置合せすることができ、抵抗溶接を信頼性高く
行なうことができ望ましい。従って、上記構成の本発明
の電気融着式プラスチック管継手は、プラスチック製の
パイプと一定通電時間で融着接合することを可能とする
ものである。

【０００７】本発明の電気融着式プラスチック管継手の
製造方法は、インナーを射出成形するインナー成形工程
と、インナーに設けられた固定座にコネクターピンを装
着するピン装着工程と、電熱線の先端を一方のコネクタ
ーピンと接合する第１の接合工程と、張力を付加しなが
ら電熱線をインナーの螺旋溝に巻き付けていく巻線工程
と、電熱線の後端を他方のコネクターピンに接合する第
２の接合工程と、電熱線が巻線されたインナーの外周に
アウターを射出成形するアウター成形工程とからなる電
気融着式プラスチック管継手の製造方法であって、第１
及び第２の接合工程においては電熱線とコネクターピン
を抵抗溶接し、巻線工程においては、推力を付与された
振り子の先端に設けられたダンサーロールで電熱線に張
力を付与し、当該ダンサーロールを初期設定位置に保つ
ように電熱線の走行速度を制御して電熱線の張力を制御
することを特徴としている。

【０００８】本発明の巻線装置は、電熱線が巻かれてい
るボビンの回転速度を制御して電熱線を供給する線材供
給部と、電熱線に所定の張力を与える振り子式張力調整
部と、電熱線巻付け部材を取付けて回転速度と軸方向移
動速度を制御しながら、コネクターピンに一端を接合さ
れた電熱線を螺旋状に巻付ける巻線部とを電熱線走行経
路に沿って順次配設し、巻線部近辺に巻線部に装着され
た電熱線巻付け部材に固定されたコネクターピンと電熱
線を接合する抵抗溶接機を設置し、これら各設備と電気
的に接続され各設備を制御する制御部とを備えているこ
とを特徴としている。また、本発明の巻線装置は、前記
構成において、線材供給部はボビンに連結し回転速度制
御を行なうサーボモータを有し、振り子式張力調整部
は、電熱線をガイドし電熱線に張力を付加する回動自在
のダンサーロールと、支持軸を中心に振り子動作をする
先端にダンサーロールを取付けたダンサーアームと、揺
動自在にダンサーアームの中間部と連結された低摩擦駆
動型エアシリンダと、ダンサーアームの揺動角度を検出
するセンサとを備えており、巻線部は、電熱線巻付け部
材が挿着される保持具に連結して回転速度制御を行なう
サーボモータと、コネクターピンに接合された電熱線が
電熱線巻付け部材の螺旋溝に沿って巻線されるように保
持具を軸方向に速度制御するサーボモータを有している
ことが好ましい。また本発明の巻線装置は、電気融着式
プラスチック管継手に好適であり、特に電熱線巻付け部
材として電気融着式プラスチック管継手のインナーを対
象にしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明を、インナーを有する継手
を例に、以下図面に基づいて説明する。図１は、主要製
造工程毎の継手１０の外観を示す斜視図である。図１
（Ａ）は、前述のインナー成形工程後のもので、ポリエ
チレン樹脂からなるインナー成形体１を示し、これは外
周面の螺旋溝２と、コネクターピン５（５ａ、５ｂ）を
装着するための両端の固定座４（４ａ、４ｂ）を一体に
射出成形で成形したものである。図１（Ｂ）はピン装着
工程後のもので、固定座４に例えばCu−Zn合金からなる
コネクターピン５を例えばロボットを用いて装着し固定
するとよい。図１（Ｃ）は、例えばCu−Ni合金からなる
電熱線３の先端を一方のコネクターピン５ａと抵抗溶接
接合した第１の接合工程の後、張力を付加しながら電熱
線３をインナー１の螺旋溝２の底に密着するように巻き
付けている巻線工程の状況をあらわす。図１（Ｄ）は、
巻線後、電熱線３の後端を他方のコネクターピン５ｂに
抵抗溶接接合する第２の接合工程後のものである。前記
工程終了後のインナー１をアウター成形用金型内に装着
し、ポリエチレン樹脂でアウター６を射出成形したアウ
ター成形工程を経て、図１（Ｅ）に示すような継手１０
の完成品を得る。

【００１０】次に、本発明の電気融着式プラスチック管
継手の製造方法の工程の内、技術的ポイントの一つを成
す接合工程について、第１接合工程を例に詳しく説明す
る。なお第２接合工程についても基本的には同様であ
り、説明は省略する。前述したように、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４に示すが、まず抵抗溶接機の一方の電極１５ｂの
端面にコネクターピン５ａを接触させる。つぎに、コネ
クターピン５ａに電熱線３を接触させ、電熱線３を抵抗
溶接機の他方の電極１５ａで加圧する。次に電極１５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。なお、前述したように電極１５
は移動加圧できるとともに、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、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。

【００１１】図５（ａ）に、固定座４にコネクターピン
５を装着した状態の断面図を示すが、コネクターピン５
は、コントローラ側の端子を接続する接続部51と、電熱
線を接合する溶接部52と、固定座４に差し込み装着する
挿入部５３とに分けることができる。溶接部52は、従来
のつばを形成したりして電熱線を複数回巻き付けていた
部分であるが、図５（ｂ）に示すように単純な円柱状と
することができる。また図５（ｃ）に示すように、電熱
線を位置決めするような凹溝を形成してもよいし、角柱
状としてもよい。また、その直径相当寸法は特に規定す
るものではないが、固定座４への挿入深さを一定にし易
いように挿入部５３より大きくするとよい。

【００１２】また、インナー成形工程において、図６に
示すように、固定座４に接して又は近接して、電熱線３
をコネクターピンに接続する時のガイドや支持の作用を
はたすようなリブ状又はブロック状のガイド部８を成形
しておけば、電熱線３を前記溶接部５２に精度よく位置
合わせすることができ、抵抗溶接時の両者の位置決め不
良による接合の不具合や、設備のチョコ停発生を防止で
きる。特に、巻線終了後の第２の接合工程において、従
来は螺旋溝２から立上ってくる電熱線３を、溶接部５２
に精度よく位置合わせするのは困難であったものを、ガ
イド部８で支持することにより容易に合わせることがで
きるようになり有効である。従って、必ずしも両端の固
定座４ａ、４ｂに対して設けなくても、第２の接合工程
時に対象となる固定座４ｂ側だけに設置してもよい。な
お、ガイド部８は固定座４と一体成形して、固定座の剛
性向上に作用するような形状とするとさらに良い。この
場合、抵抗溶接時及び巻線時に働くコネクターピン５へ
のスラスト力に対し、コネクターピン５の倒れを抑制
し、アウター成形工程における金型とコネクターピン５
のぶつかりや引っ掛かり、型締めする際のコネクターピ
ン５のつぶれが防止でき、製品の歩留りや生産サイクル
を向上させるのに有効となる。

【００１３】次に、本発明の電気融着式プラスチック管
継手の製造方法の工程の内、技術的ポイントのもう一つ
を成す巻線工程について以下詳細に説明にする。本巻線
工程においては、図７に示す振り子式の張力制御システ
ムにより電熱線に張力を付与している。振り子式張力制
御システムは、電熱線が巻かれているボビン２２の回転
速度を制御して電熱線３を供給する線材供給部２０と、
電熱線３に所定の張力を与える振り子式張力調整部３０
と、インナー１を取付けて回転速度と軸方向移動速度を
制御し、電熱線３を螺旋溝に巻付ける巻線部４０と、こ
れら各部と電気的に接続され各部を制御する制御部４５
（図示せず）とからなる。線材供給部２０は、ボビン２
２に連結し回転速度制御を行なうサーボモータ２１を有
する。振り子式張力調整部３０は、電熱線３をガイドし
電熱線３に張力を付加する回動自在のダンサーロール３
２と、支持軸３６を中心に揺動自在で先端にダンサーロ
ール３２を取付けたダンサーアーム３３と、支持軸３７
を中心に揺動自在でダンサーアーム３３の中間部と連結
され、精密な力を出力するアクチュエータ例えばエアシ
リンダ３４と、ダンサーアーム３３の揺動角度を検出す
るセンサ３５とを備えており、巻線時の電熱線３の走行
経路途中に設置される。巻線部４０は、インナー１が挿
着される保持具に連結して回転速度制御を行なうサーボ
モータ４１と、コネクターピン５に接合された電熱線３
がインナー１の螺旋溝２に沿って巻線されるように保持
具を軸方向に速度制御するサーボモータ（図示せず）を
有している。なお、前記振り子式張力制御システムに
は、電熱線３の走行をガイドするガイドロール３１と、
走行中の電熱線３の張力を測定する張力測定器３９とが
適宜所定の位置に配設されている。

【００１４】次に、振り子式張力調整部３０における電
熱線３への張力付与方法について説明する。電熱線３へ
の張力の付与は、所定のエア圧をエアシリンダ３４に供
給し、エア圧により駆動されるエアシリンダ３４の推力
Ｆをダンサーアーム３３に与え、ダンサーロール３２を
介して行なう。エアシリンダ３４の推力Ｆにより付与さ
れる張力Ｔは、ダンサーアーム３３の揺動中心からエア
シリンダ３４との接続部までの長さＬ１、ダンサーアー
ム３３の揺動中心からダンサーロール３２の回動中心ま
での長さＬ２、エアシリンダ３４の給気側ピストンの受
圧面積Ａ１及びエア圧Ｐ１、排気側ピストンの受圧面積
Ａ２及びエア圧Ｐ２、ピストン等の内部摩擦抵抗Ｋから
次式で算出できる。 Ｔ＝１／２×Ｌ１／Ｌ２×Ｆ ここで、Ｆ＝Ａ１Ｐ１−Ａ２Ｐ２−Ｋ 従って、エアシリンダ３４の推力Ｆを精度よく安定に保
つことが重要であり、このために、給気側エア圧Ｐ１が
高感度高精度で設定維持できるようにするとともに、排
気側エア圧Ｐ２及び内部摩擦抵抗Ｋをほとんど無視でき
るほど極小にするようにしている。

【００１５】給気エア圧Ｐ１は、精密レギュレータを用
いることにより０．０１kg/cm²の感度で設定することが
できる。この精密レギュレータとして、外部からの電圧
又は電流入力に応じて無段階にかつ高精度にエア圧力を
設定できるとともに、フィードバックで定値制御する電
空変換レギュレータを用いることが望ましい。この場
合、電熱線３が走行中停止中に係らず、制御部４５から
の指令でエアシリンダ３４の給気エア圧Ｐ１を制御する
ことができ、電熱線に付与する張力値を任意に精密に遠
隔制御ができる。またエアシリンダ３４の排気側は、配
管系を圧力損失が少なくなるように短く、太くして完全
に大気開放し、残圧が残らないようにしている。また摩
擦抵抗Ｋについては、ピストンとシリンダ間のシールに
摺動型固形パッキンではなく、ゴムと布の薄膜成形品か
らなるダイヤフラムを使用し、ロッドの軸受け部にリニ
アボールベアリングを用いた超低摩擦のベロフラムシリ
ンダを用いて極小化を図っている。従ってこのシリンダ
は、微小な変位に対しても敏感に応答することができ
る。また、エアシリンダ３４の推力Ｆが途中で摩擦等で
消費されることなくダンサーロール３２まで伝達される
ことも重要であり、支持部には低摩擦係数の軸受けを取
付けるとともに、移動部重量の軽量化を図っている。即
ち、ダンサーアーム３３の支持軸３６にはボールベアリ
ングを設置し、エアシリンダ３４の支持軸３７にもボー
ルベアリングを設置し、さらにダンサーアーム３３とエ
アシリンダ３４はボールジョイントで連結している。さ
らに、ダンサーアームの材質をアルミとし、ダンサーロ
ールの材質を軽量かつ耐摩耗性のエンジニアリングプラ
スチックとしている。この移動部の軽量化は、ダンサー
アームが３３振れた時、その角度成分で計算される重量
分が新たに張力として加味され、電熱線３のエアシリン
ダ３４の推力で付与されている当初設定した張力Ｔを変
動させるという点から、これを減少させるという面でも
有効である。

【００１６】次に張力制御方法について説明する。この
制御方法の基本は、インナー１の螺旋溝２に巻付けられ
る電熱線の速度と、ボビンから送り出される電熱線の速
度を同じになるように、サーボモータ４１と２１の速度
制御を行い、エアシリンダ３４による所定の張力Ｔを付
加した状態のダンサーアーム３３を初期設定した位置に
保つようにするものである。このダンサーアーム３３が
常に初期設定位置にあるように、電熱線４３の巻付けと
送り出しの速度を制御する理由は、電熱線の巻付けと送
り出しに速度差が生じると、エアシリンダ３４のロッド
を変位させながらダンサーアーム３３が左右に振れるこ
とによってこれを吸収するが、この時の張力Ｔは、シリ
ンダ３４の推力Ｆを一定に保持しているので変化しない
はずであるが、前述したようにダンサーアームが振れる
と、その角度成分で計算される重量分が張力に加味され
張力変動を生ずるからである。これにより、巻線開始の
加速時、終了前の減速時、及び定速回転時の僅かな螺旋
溝径の変動にいたる電熱線の速度変化に対しても、張力
のばらつきを抑えた巻線をすることができる。図７を参
照して具体的に説明すると、電熱線３の巻付けより送り
出しが遅くなった場合には、ダンサーアーム３３は初期
設定の垂直状態から右方に振れる。制御部４５は、ダン
サーアーム３３の振れ角度を検出するセンサ３５からの
信号と、巻き付け側サーボモータ４１の回転数情報と螺
旋溝径をもとに求めた巻付け側電熱線の速度データと、
電熱線送り出しボビンの電熱線巻径データとをもとに、
ダンサーアーム３３が初期設定位置に戻るように電熱線
送り出し側のサーボモータ２１へ速度制御指令を出力す
る。

【００１７】実際には、前述した第１の接合工程と、巻
線工程と、第２の接合工程は一連の処理が可能であり、
１台の巻線装置としてまとめることができる。即ち、該
巻線装置の基本構成は、前述した振り子式張力制御シス
テムをベースとし、巻線部４０近辺に抵抗溶接機を配設
したものである。巻線部４０の保持具の回転制御用サー
ボモータ４１と軸方向移動用サーボモータは、インナー
１に装着されたコネクターピン５が電熱線と接続される
ための所定の位置にくるように制御部４５により位置制
御される。また周辺機器として、巻線後の電熱線を切断
する手段や、この電熱線を保持し、次の巻線時の新規コ
ネクターピン位置に導出する手段、例えばピンチローラ
を電熱線走行経路の終端部近辺に設ける。また、抵抗溶
接時の電流値や加圧力は容易に公知技術で計測でき、巻
線時の張力は張力測定器３９で計測することができるの
で、制御部４５はこれらの値を監視し、設定値の許容範
囲外となった場合は、巻線装置を停止させて異常を知ら
せることができる。上述したように、この巻線装置を用
いて継手を製造することで生産性の向上及び品質安定を
図ることができる。なお、本巻線装置は、前述した構成
に加え、コネクターピン装着手段を設置したり、インナ
ーのハンドリング装置を設置する等必要に応じてビルド
アップすることができる。また、継手への電熱線の巻線
だけでなく、同様のコネクターピンを有する筒体への巻
線にも応用可能である。以上、インナーを有する継手を
対象とした例で説明したが、インナーレス継手について
も、本発明のポイントをなす接合工程、巻線工程につい
ては、巻線対象がインナーでなく前述したように芯金と
なるだけで他は同様であり、本発明が適用できることは
言うまでもない。

【００１８】

【実施例】呼びサイズ１００、電熱線径φ１．１mmのユ
ニオンのポリエチレン樹脂製電気融着式管継手を本発明
の製造方法で製造した。製造に当たっては第１の接合工
程、巻線工程、第２の接合工程は前述した巻線装置で行
なったが、他の工程は従来と同じ処理を行なった。電熱
線材質及びコネクター材質は前述したものと同じものと
し、コネクターピン５の溶接部５２は単純な円柱状とし
た。線径φ１．１mmの電熱線の破断強度は３０kgf、弾
性限度は１０kgfであり、抵抗溶接による接合強度は引
張強度で２０kgf以上となるように溶接電流、加圧力、
溶接時間等の溶接条件を設定した。この条件の下での接
合強度は２０〜２５kgfで安定していることを実験的に
確認した。また、巻線条件は設定張力８kgf、巻線速度
２５m/minとした。

【００１９】図８に、本発明の巻線装置で巻線中の張力
を張力測定器で測定した例を示す。なお、比較例として
従来の製造方法における巻線時の張力変動状態も同時に
示す。縦軸に張力値、横軸に巻線開始から終了までの経
過時間を示す。図８に示す通り、従来の摩擦抵抗式の張
力変動は大きく、特に起動時はφ１．１mm電熱線の弾性
限度１０kgfを超えており、ばらつきも大きい。これに
対し、本巻線装置で張力制御を行なったものの張力は、
巻始めから巻終わりまで８±0.4kgfと、精度良く安定し
た巻線であることがわかる。

【００２０】その後アウター成形工程を経て最終製品と
した本発明の継手と、同一条件で従来の製造方法で製造
した継手から各２５０個抽出し、それらの抵抗値を測定
比較した。その結果を図９に示す。縦軸に分布度数を示
し、横軸に抵抗値を示す。抵抗値の測定は両コネクター
ピンを介して測定したものであるが、コネクターピンの
抵抗値は電熱線に比し極小であり、この値は電熱線全長
の抵抗値を表していると評価できる。電熱線の抵抗値
は、前述したようにパイプと継手の融着性能に影響を与
え、製品の品質を左右するため、できるだけ予め個定値
として求めることができる値、例えば所定必要長さ全長
の抵抗値である固有抵抗値（ここでは0.66Ω）に近く、
ばらつきのないほうが良い。

【００２１】本発明の継手の抵抗値を統計的に見ると、
平均値0.668Ω、標準偏差σは0.004Ωであり、６σで評
価するばらつきは0.024Ωであるから、最大値は0.68Ω
と計算できる。これに対し、従来の製造方法の継手を同
様に計算すると、平均値は0.691Ω、標準偏差σは0.006
Ωであり、６σで評価するばらつきは0.036Ωであるか
ら、最大値は0.709Ωと計算できる。これより固有抵抗
値からの抵抗値の最大ずれを算出すると、本発明の継手
は0.02（＝0.68−0.66）Ωで、固有の抵抗値0.66Ωの約
３％であるのに対し、従来の継手は0.049（＝0.709−0.
66）Ωで、固有の抵抗値0.66Ωの約７％と、本発明の継
手の最大ずれ量より約２倍大きい。特に平均値のずれが
大きいのは、図８に表されているように、巻線初期に電
熱線の弾性限度を超える張力が作用するために、電熱線
が塑性変形してくびれたためであると思われる。これよ
り、本発明の製造方法で製造した継手は、その抵抗値の
平均値は従来のものより電熱線の固有の抵抗値に近く、
その抵抗値の固有抵抗値からのずれは少なくとも固有の
抵抗値の５％以内の範囲にあり、融着性能が安定してい
るといえる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の電気融着式プラスチック継手は
次の効果を有している。 １）電熱線の抵抗値がほぼ所定値通りでばらつきが少な
く、パイプとの融着接合を一定時間通電で行なうことが
できる。 ２）コネクターピンと電熱線の接合が強固であり、接合
不良に起因する不良がほとんどないため、製造歩留が高
く、かつ不良品が出荷されることがない。 ３）インナーの固定座近傍に電熱線を支持するガイド部
を設けた場合、コネクターピンと電熱線の接合時、電熱
線を精度よくコネクターピンに位置決めでき、確実な抵
抗溶接ができる。また、本発明の電気融着式プラスチッ
ク継手の製造方法は次の効果を有している。 １）巻始め及び巻終わりの電熱線巻付け部材の回転数変
化や巻線時の電熱線の速度変化があっても、設定張力に
対し変動少なく巻線することができる。 ２）コネクターピンと電熱線の接合が強固であり、電熱
線を所定の張力をかけてインナーの螺旋溝に沿って巻線
することができ、電熱線のずれや延びが防止できる。 ３）コネクターピンと電熱線が強固に接合され、設定張
力に対し変動少なく巻線することができるため、電熱線
の抵抗値変動が少ない製品を製造することができる。 ４）コネクターピンと電熱線の接合が強固で、電熱線が
コネクターピンからはずれるといった不具合や、アウタ
ー成形時にコネクターピンと電熱線の間に樹脂が入り込
みという接触不良を生じることがなく、通電の信頼性が
高い製品を製造することができる。また、本発明の巻線
装置は次の効果を有している。 １）コネクターピンと電熱線の接合工程と、電熱線の巻
線工程を１台の装置で行なうことができるので生産性の
向上が図れる。 ２）コネクターピンと電熱線の接合条件、及び電熱線の
張力をインラインで監視することができるので、品質の
安定した継手を得ることができる。

【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継手の主要製
造工程における外観図

【図２】電気融着式プラスチック継手とパイプの接続状
態を示す図

【図３】従来のカシメによる電熱線とコネクターピンの
接続を示す図

【図４】コネクターピンと電熱線の抵抗溶接の概要を示
す図

【図５】コネクターピンの形状を示す図

【図６】電熱線をコネクターピンにガイド位置決めする
ガイド部を示す図

【図７】振り子式張力制御システムの概要を示す図

【図８】本発明の巻線装置と従来の摩擦抵抗式で巻線し
た時の張力状態を比較する図

【図９】本発明の継手と従来の継手の電熱線の抵抗値を
比較する図

【符号の説明】

１…インナー、 ２…螺旋溝、 ３…電熱線、 ４…固
定座、５…コネクターピン、 ６…アウター、 ８…ガ
イド部、１０…電気融着プラスチック継手、 １５…電
極、 ２０…線材供給部、２１…サーボモータ、 ２２
…ボビン、 ３０…振り子式張力調整部、３２…ダンサ
ーロール、 ３３…ダンサーアーム、 ３４…エアシリ
ンダ、３５…揺動角検出センサ、 ３６…支持軸、 ３
９…張力測定器、４０…巻線部、 ４１…サーボモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 潔 三重県桑名市大福２番地 日立金属株式 会社桑名工場内 審査官 池田 貴俊 (56)参考文献 特開 平４−59319（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−26284（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−164597（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−144832（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16L 47/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端がコネクターピンに接合された電熱
   線をプラスチックでモールドして成した電気融着式プラ
   スチック管継手において、 継手の一部を成す成形体に予め固定された両方のコネク
   ターピンの一方に電熱線の一端を溶接接合し、電熱線に
   弾性限度内の所定張力を与えて巻付け、張力が作用した
   状態の電熱線の他端を他方のコネクターピンに接して溶
   接接合することにより、電熱線の端部はコネクターピン
   に溶接で接合されており、コネクターピン間の電熱線は
   張力が保持され、電熱線の抵抗値の固有抵抗値からのず
   れは固有抵抗値の５％以内にあることを特徴とする電気
   融着式プラスチック管継手。
2. 【請求項２】 プラスチック製のインナーと、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、
   インナーに形成された螺旋溝に巻いた電熱線と、この電
   熱線の両端と個々に接続した金属製のコネクターピンと
   からなり、 インナーの両端部に予め固定された両方のコネクターピ
   ンの一方に電熱線の一端を溶接接合し、電熱線に弾性限
   度内の所定張力を与えて螺旋溝に巻付け、張力が作用し
   た状態の電熱線の他端を他方のコネクターピンに接して
   溶接接合することにより、電熱線の端部はコネクターピ
   ンに溶接で接合されており、コネクターピン間の電熱線
   は張力が保持され、電熱線の抵抗値の固有抵抗値からの
   ずれは固有抵抗値の５％以内にあることを特徴とする電
   気融着式プラスチック管継手。
3. 【請求項３】 プラスチック製のインナーと、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、
   インナーに形成された螺旋溝に巻いた電熱線と、この電
   熱線の両端と個々に接続した金属製のコネクターピンと
   からなり、 インナーの両端部に予め固定された両方のコネクターピ
   ンの一方に電熱線の一端を溶接接合し、電熱線に弾性限
   度内の所定張力を与えて螺旋溝の底に密着するように巻
   付け、張力が作用した状態の電熱線の他端を他方のコネ
   クターピンに接して溶接接合することにより、電熱線の
   端部はコネクターピンに溶接で接合されており、コネク
   ターピン間の電熱線は張力が保持され、電熱線は螺旋溝
   底に密着して配線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。
4. 【請求項４】 コネクターピンの固定部近傍に電熱線の
   ガイド部が形成されている請求項１乃至３のいづれか一
   つに記載されている電気融着式プラスチック管継手。
5. 【請求項５】 プラスチック製のパイプと一定通電時間
   で融着接合することができる請求項１乃至４のいづれか
   一つに記載されている電気融着式プラスチック管継手。
6. 【請求項６】 インナーを射出成形するインナー成形工
   程と、インナーに設けられた固定座にコネクターピンを
   装着するピン装着工程と、電熱線の先端を一方のコネク
   ターピンと接合する第１の接合工程と、張力を付加しな
   がら電熱線をインナーの螺旋溝に巻き付けていく巻線工
   程と、電熱線の後端を他方のコネクターピンに接合する
   第２の接合工程と、電熱線が巻線されたインナーの外周
   にアウターを射出成形するアウター成形工程とからなる
   電気融着式プラスチック管継手の製造方法であって、 第１及び第２の接合工程においては電熱線とコネクター
   ピンを抵抗溶接し、巻線工程においては、推力を付与さ
   れた振り子の先端に設けられたダンサーロールで電熱線
   に張力を付与し、当該ダンサーロールを初期設定位置に
   保つように電熱線の走行速度を制御して電熱線の張力を
   制御することを特徴とした電気融着式プラスチック管継
   手の製造方法。
7. 【請求項７】 電熱線が巻かれているボビンの回転速度
   を制御して電熱線を供給する線材供給部と、電熱線に所
   定の張力を与える振り子式張力調整部と、電熱線巻付け
   部材を取付けて回転速度と軸方向移動速度を制御しなが
   ら、コネクターピンに一端を接合された電熱線を螺旋状
   に巻付ける巻線部とを電熱線走行経路に沿って順次配設
   し、巻線部近辺に巻線部に装着された電熱線巻付け部材
   に固定されたコネクターピンと電熱線を接合する抵抗溶
   接機を設置し、これら各設備と電気的に接続され各設備
   を制御する制御部とを備えていることを特徴とする巻線
   装置。
8. 【請求項８】 前記巻線装置において、線材供給部はボ
   ビンに連結し回転速度制御を行なうサーボモータを有
   し、振り子式張力調整部は、電熱線をガイドし電熱線に
   張力を付加する回動自在のダンサーロールと、支持軸を
   中心に振り子動作をする先端にダンサーロールを取付け
   たダンサーアームと、揺動自在にダンサーアームの中間
   部と連結された低摩擦駆動型エアシリンダと、ダンサー
   アームの揺動角度を検出するセンサとを備えており、巻
   線部は、電熱線巻付け部材が挿着される保持具に連結し
   て回転速度制御を行なうサーボモータと、コネクターピ
   ンに接合された電熱線が電熱線巻付け部材の螺旋溝に沿
   って巻線されるように保持具を軸方向に速度制御するサ
   ーボモータを有している請求項７記載の巻線装置。
9. 【請求項９】 電熱線巻付け部材が電気融着式プラスチ
   ック管継手のインナーである請求項７又は８に記載の巻
   線装置。