シート状の材料の溶着加工装置および方法

【課題】
本発明は、配管と配管の間隙にウレタンゴム製等のジョイント部を装着するにあたり、原材料のシートからジョイント部を汎用のプレス機によって加熱した後プレスする溶着法によって製作するのに際して、口出し部を設けざるを得ないために搬送する粉体等がそのジョイント部から漏れるという課題を解決するものである。
【解決手段】
本発明は前記の状況に鑑み、汎用のプレス機ではなく専用のプレス機を用いて、口出し部を設けずに、溶着する部分をオーバラップさせた後に加熱した後プレスすることにより口出し部を除去し、前記のウレタンゴム製等のジョイント部の欠点を除去したことに特徴を持つ。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明が対象とする被加工物は、ウレタンゴムを代表とする弾性と柔軟性との双方を兼ね備え、かつ接着剤による接着が困難なため、その熱可塑性を利用して加熱による溶着を行なっている物質で、その厚みの代表例は１ｍｍである。
【背景技術】
【０００２】
薬品工場や食品工場において、粉体となっている原材料や製品を搬送するのには工場内に設置された配管を経由するのが通常である。この配管は金属のパイプであり、その直径は例えば２００ｍｍとなっている。しかし、配管と配管との接続部をも金属で接続することは、管内のクリーニングを実施する際にその作業が極めて困難となるため、薬品工場や食品工場のようにその内部を搬送される原材料や製品が高温高圧でない場合は弾性と柔軟性を兼ね備えた合成ゴムで作られたジョイント部を製作して接続することが通常である。図１にこの状況を例示する。
【０００３】
図１は前記の配管と配管との接続部であるジョイント部の例を示すものである。図１に示すように二つの配管１１と１２との接続部分の間隙にジョイント部１３を設け、そのジョイント部を固定するために前記の二つの配管部を覆うようにバンド１４および１５にて囲ってクランプする。管内のクリーニングを実施する際には前記のバンド１４および１５を取り外し、ジョイント部１３は弾性を有するため適宜力を加えて引き抜くことが出来る。また再度ジョイント部１３を設置するときにはこのジョイント部１３に適宜力を加えて拡げ、配管部を覆ってバンド１４および１５にて囲ってクランプする。
【０００４】
このジョイント部１３として使用される代表的な材料は合成ゴムであるシリコンゴムとウレタンゴムである。粉体に対する常温での耐摩耗性においてはシリコンゴムに勝り、かつシリコンゴムよりも安価である点では、ウレタンゴムが好ましい。特に粉体に対する耐摩耗性が高いという特徴によって、搬送される粉体にジョイント部が磨耗して異物として混入することがほとんどなく、この点でも極めて好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−２２６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしウレタンゴムの問題点として、接着剤による接合が困難なことが挙げられる。このためウレタンゴムの接合には約１５０℃に加熱してシートの両側を溶着する方法が適用される。例えば図１に示すジョイント部１３に使用するためには、例えば厚み１ｍｍのウレタンゴムのシートを丸めて両端を溶着することによってウレタンジョイントを製作することが出来るが、従来はこの製作方法に課題があった。
【０００７】
即ち、シートを丸めて溶着するためには、
工程１：シートを丸めてパイプ状にする工程、
工程２：丸めたシートを支持する工程、
工程３：溶着部の口出しをする工程、
工程４：溶着部をプレスおよび加熱して溶着する工程、
の４工程を経由する必要があるが、前記の
工程３：溶着部の口出しをする工程、
に課題があった。ウレタンゴムの溶着をする専用機が存在しないため、汎用の加熱プレス機の熱板を利用していたが、パイプの外側に口出し部を作って溶着する方法しかなかったからである。
【０００８】
この状況を図２によって説明する。図１における前記ジョイント部１３を前記汎用の加熱プレス機を利用して製作する状況を表す断面図を図２に示す。図１における前記ジョイント部１３を製作するためには、図２に示すように丸められた被加工物であるシート２１から上下に接する口出し部２２を生成し、前記口出し部２２を前記汎用の加熱プレス機に装荷される上側の熱板２３と下側の熱板２４で挟んでプレスすることにより図１における前記ジョイント部１３が製作出来る。
【０００９】
しかし図２において明らかなように、前記口出し部の裏側には陥没部２５が発生することは必然的である。この陥没部２５は、溶着部すなわち前記口出し部２２を図１において前記ジョイント部１３として前記二つの配管部１１と１２とを覆うように前記バンド１４および１５にて囲ってクランプしたときに溶着部に隙間が出来る原因として作用し、そのため搬送する粉体等がその隙間から漏れる事態となり、広くウレタンゴム製のジョイントが使用されるには至っていなかった。さらに、接続する前記二つの配管部１１と１２と直径が同一でない場合はジョイント部を構成することがきわめて困難であった。本発明は、ウレタンゴム製等のジョイントを適用するにあたり、溶着による製作をせざるを得ないために搬送する粉体等がジョイント部から漏れるという課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記の状況に鑑み、汎用の加熱プレス機ではなく専用の溶着加工装置を用いて、前記のウレタンゴム製等のジョイントの欠点を除去したことにある。この工程は、従来の工程中にある前記の
工程３：溶着部の口出しをする工程、
に替えて、
工程３Ａ：溶着部をオーバラップさせる工程、
を導入し、口出し部の存在による搬送粉体等の漏れを除去したことにある。さらに、前記工程３Ａとその後に続く
工程４：溶着部をプレスおよび加熱して溶着する工程、
とを円滑に実行するためにプレスおよび加熱部の形状を改良したことにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶着部を予めオーバラップさせることによって、口出し部が存在することによる搬送粉体等の漏れを除去し、耐磨耗性に優れ、かつ比較的安価なウレタンゴムを前記ジョイント部に適用することを容易ならしめることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】配管と配管との接続部であるジョイント部の例である。
【図２】ジョイント部を汎用の加熱プレス機を利用して製作する状況を表す断面図である。
【図３】本発明による溶着方法の概念を断面形状として示す。
【図４】本発明による溶着部の加熱およびプレス方法の原理を示す断面図である。
【図５】本発明の最終的な実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明による下部の熱板とそれに接する下部シート支持板とを単独に取り出して並置した見取図である。
【図７】本発明による溶着の準備作業の形態を前記被加工物である丸められたシート２１の上部から見た見取図である。
【図８】本発明による溶着作業をするための溶着加工装置の全体的な構成を示す。
【図９】本発明の別の実施形態を示す。
【図１０】本発明の別の実施形態を示す。
【図１１】本発明を可搬形にした実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
図３は本発明による溶着方法の概念を断面形状として示すものである。図３に示すように、本発明では溶着される被加工物であるウレタンゴムシート２１を丸めた後に、図２に示す口出し部２２に代えてオーバラップ部３１を設ける。
【００１４】
また、本発明による溶着部のプレスおよび加熱方法の原理を図３の前記オーバラップ部３１の付近の断面図として図４に示す。口出し部を設けずにシートをオーバラップさせ、そのラップ幅と熱板の幅とをほぼ等しくすることにより、溶着部がほとんど平坦となり、円形に近いジョイント部１３を製作することが出来、従来の製作方法による欠点が解消できたのであった。
【００１５】
すなわち、図４において、前記オーバラップ部３１の上下に加熱およびプレスを行なう熱板４１および４２を設け、また図４に示すように前記オーバラップ部３１の幅を前記熱板４１および４２の幅に合わせてほぼ等しくし、この前記熱板４１と４２によって被加工物である丸めたウレタンゴムシートの左端である２１−１と右端２１−２のオーバラップ部３１を加熱およびプレスして溶着することによって、この溶着部がほとんど平坦となり、所望のジョイント部１３が得られる。なお、図示しないが、前記オーバラップ部３１をその上面から観察すれば、その形状が帯状となることが理解出来るであろう。
【００１６】
しかし、図４に示す原理によって製作するときには実施上の問題があった。それは、オーバラップさせる幅と熱板の幅とは溶着強度が確保できる範囲で小さい方が望ましいが、小さくするとシートの支持が困難になることであった。このため、最終的な実施のためには、オーバラップ幅および熱板の幅は可能な範囲で小さくし、かつシートを支持するためには十分な幅とするためにシート支持板を追加して設置することが必要であった。この断面図を図５に示す。
【００１７】
図５に示すように、加熱およびプレスを行なう熱板４１および４２の断面形状を凸形とし、被加工物のオーバラップ部３１の幅を前記熱板の凸部４１−１および４１−２の幅とほぼ同じくするとともに、オーバラップ部に接しない熱板の部分は加熱用のヒータを収納するのに十分な幅とする。次に上部の熱板４１の凸部４１−１を取り囲む上部シート支持板５１を設置する。図５は断面形状を示すので前記シート支持板５１が２個の部分に分かれているが、これらは同一物の左断面と右断面であり、その関係は次に示す見取図である図６にて明らかである。同様に下部の熱板４２の凸部４２−１を取り囲むように下部シート支持板５２を設置する。
【００１８】
図６は前記熱板の片方である下部の熱板４２とそれに接する下部シート支持板５２とを単独に取り出して並置した見取図である。図示するように前記下部シート支持板５２は前記下部の熱板である４２の凸部４２−１にほぼ嵌合するように穴５２−１が開けられており、実際の使用に当たっては前記下部シート支持板５２を前記熱板４２に載荷することによって、前記図５にその断面を示すように被加工物２１の左端２１−１と右端２１−２とを前記下部シート支持板５２とが支持する。なお、図６においてロッド６１−２は溶着加工に際して前記熱板４２を支持するために設けられる。またダイヤルゲージ６１−３は前記熱板４２に収納される電熱ヒータの温度の設定および表示をする機能を持っている。
【００１９】
被加工物である２１の左端２１−１と右端２１−２とを溶着するためには、前記図５に示すように被加工物２１を上下方向から支持しなければならない。このためには準備作業が必要であり、その形態を前記被加工物である丸められたシート２１の上部からの見取図として図７に示す。前記被加工物である丸められたシート２１は、前記下部シート支持板５２に金属製の定規７１−１および７１−２とクリップ７２−１ないし７２−４によって支持される。前記オーバラップ部３１はこの下部シート支持板５２の上部に示されている。
【００２０】
準備作業は図７上の作業台７３上を利用して実施される。前記作業台７３上に前記被加工物である丸められたシート２１を置き、前記オーバラップ部３１を上にして置く。前記オーバラップ部３１は、前記下部シート支持板５２、定規７１−１および７１−２によって支持されるが、前記下部熱板４２の凸部４２−１の幅とほぼ等しい幅の帯状の形とする。この時点でシートは丸められて支持されており、以後に図８によって示す溶着作業によって前記オーバラップ部３１を溶着すれば所望のジョイント部１３が得られる。準備作業の最終段階において、前記オーバラップ部３１を上にしたまま図示しないスペーサと前記ロッド６１−２を操作者が持つこととによって浮かせた下部熱板４２がその中に挿入されるように移動する。図７はこの準備作業の最終段階を示すものであって、前記シート支持板が前記下部熱板の凸部に嵌合された状態を示し、前記凸部４２−１の一部が図７において観察できる。
【００２１】
最終的な溶着作業をするための溶着加工装置の全体的な構成を図８に示す。図８において、前記上部熱板４１と下部熱板４２とは、支持ポール８１の周囲に自由に回転するように設置されたアーム８２−１および８２−２によって支点８３−１および８３−２を介して前記支持ポール８２に結合されている。前記上部熱板４１と下部熱板４２との高さの調整は適宜準備した図示しないスペーサの上に前記アーム８１−１および８１−２を載荷してこれを行なう。８４は前記上部熱板４１と下部熱板４２に電熱ヒータ用の電力を供給するリード線であり、８５はこの加熱温度を制御するためのコントローラである。また前記図７にて示した形態は下部熱板４２に前記被加工物である丸められたシート２１が挿入されたものであることが理解できよう。
【００２２】
最終的な溶着作業は前記図７の状態において上部より前記上部熱板４１を操作者が下降させて前記オーバラップ部３１に接近させ、その後前記上部熱板４１に前記上部シート支持板５１を装着してロッド６１−１を操作して前記オーバラップ部３１を操作者がプレスして溶着させる。溶着後に前記上部熱板４１を上昇させた後、前記被加工物である丸められたシート２１を引抜くことによって溶着作業が完了する。
【実施例２】
【００２３】
前記実施例は円筒状のジョイント部１３を製作する場合を示しているが、本発明の実施は単なる円筒状のジョンイント部のみならず、従来の口出し部を用いた方法では極めて困難であったテーパ状のジョイント部の製作も可能である。すなわち、前記図１において配管１１と配管１２との直径が同一でなく径差がある場合にも本発明を容易に実施することが出来る。従って、実開平５−２２６６３号公報のような複雑な構造によることなくジョイント部１３の製作が出来る。
【実施例３】
【００２４】
また、前記実施例等によれば、溶着後の用途は前記ジョイント部１３、すなわち円筒形に被加工物を加工するものである。しかし本発明は円筒形に被加工物を加工するのみにはとどまらないことはいうまでもない。図９は被加工材が平坦なシートの場合の本発明の実施形態を示し、左側のシート材９１と右側のシート材９２をオーバラップ部３１で溶着する形態を示す。この場合にも前記図２に示したような口出し部が存在しないため、溶着部の段差が少なく、種々の効果が得られることが期待される。
【００２５】
また、図１０は図９と比較すれば明らかなように、オーバラップ部３１がシートの左右方向と直角ではなく、斜めになっている状況を示す。この方式は前記ジョイント部１３の製作にも適用できるが、この場合はオーバラップ部３１により発生する僅かな段差が円周方向の一箇所のみでなく、ある範囲にわたって分布するので、特に搬送物の粒径が小さい場合でも漏れが軽減されることが期待される。
【実施例４】
【００２６】
最後に、図８にその典型的な実施例を示した本発明による溶着加工装置と従来の前記従来の加熱プレス機とを比較すれば、専用機であるため軽量かつコンパクトに構成することが出来ることが指摘出来る。図８に示すものは据置型を想定しているが、前記のように軽量かつコンパクトに構成出来るため、可搬形として構成することが可能である。図１１は前記可搬形の実施形態例を示し、図８に示す溶着加工装置の下部にキャスタ１１０１を装着したものである。可搬形とすることによって、小型トラックによっておよび人力等によって前記ジョイント部１３が設置される前記薬品工場や食品工場の現場に運搬し、弾力があるため事前に設計することが困難なジョイント部１３を前記配管１１および１２の現物に最も良くフィットするように溶着加工することが出来るという付加的な効果を発現する。
【実施例５】
【００２７】
なお、前記実施例においては操作者、すなわち人手によって各々の加工の工程を進めているが、能率的に行なうためにそれぞれを自動化しても良く、前期実施例と同様の効果を発揮することは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば薬品工場や食品工場において、粉体となっている原材料や製品を搬送する配管を接続するウレタンゴム等を材料に用いて、溶着によって製作されるジョイント部において、粉体の漏れを無くするとともに、ウレタンゴム等の特性による耐磨耗性に優れた製品を供給することが出来、広く産業上に利用できる可能性がある。
【符号の説明】
【００２９】
１１配管
１２配管
１３ジョイント部
１４バンド
１５バンド
２１被加工物
２１−１シートの左端
２１−２シートの右端
２２口出し部
２３上部熱板
２４下部熱板
２５陥没部
３１オーバラップ部
４１上部熱板
４１−１上部熱板の凸部
４２下部熱板
４２−１下部熱板の凸部
５１上部シート支持板
５２下部シート支持板
５２−１下部シート支持板の穴
６１−１下部熱板のロッド
６１−２下部熱板のロッド
６１−３ダイヤルゲージ
７１−１定規
７１−２定規
７２−１〜７２−４クリップ
７３作業台
８１支持ポール
８２−１アーム
８２−２アーム
８３−１支点
８３−２支点
８４リード線
８５加熱温度制御コントローラ
９１シート材
９２シート材
１１０１キャスタ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性と柔軟性との双方を具備するシート状の材料の溶着加工装置であって、被加工物である前記シート状の材料を上下にオーバラップさせ、前記オーバラップ部の形状を帯状とし、加工部は前記オーバラップ部の上下方向から加熱およびプレスを行うように構成するとともに、前記オーバラップ部の前後に前記被加工物に接する支持板を前記加工部に近接して設け、前記支持板が前記加工部とともに加工に際して前記オーバラップ部を支持することを特徴とする、弾性と柔軟性との双方を具備するシート状の材料の溶着加工装置
【請求項２】
弾性と柔軟性との双方を具備するシート状の材料の溶着加工方法であって、被加工物である前記シート状の材料を上下にオーバラップさせる工程、前記オーバラップ部の形状を帯状とする工程、加工部は前記オーバラップ部の上下方向から加熱およびプレスを行う工程を備え、前記オーバラップ部の前後に前記被加工物に接する支持板を前記加工部に近接して設ける工程、前記支持板が前記加工部とともに加工に際して前記オーバラップ部を支持する工程を有することを特徴とする、弾性と柔軟性との双方を具備するシート状の材料の溶着加工方法
【請求項３】
可搬形に構成することを特徴とする前記請求項１に記載の弾性と柔軟性との双方を具備するシート状の材料の溶着加工装置

【図１】