JP2000289115A - プラスチック管突合せ融着部の検査方法 - Google Patents

プラスチック管突合せ融着部の検査方法

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JP2000289115A
JP2000289115A JP9825199A JP9825199A JP2000289115A JP 2000289115 A JP2000289115 A JP 2000289115A JP 9825199 A JP9825199 A JP 9825199A JP 9825199 A JP9825199 A JP 9825199A JP 2000289115 A JP2000289115 A JP 2000289115A
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Hideki Bai
秀樹 倍
Hirotsugu Watabe
裕嗣 渡部
Naoto Okazaki
直人 岡崎
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined

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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融層の形状から当該溶融層を形成した温度
および圧力条件を推定し、溶融層が十分な融着強度を備
えているか否かを判断する。 【解決手段】 溶融層3の管体表面側における外側部幅
L1と、溶融層3の管肉厚中央位置における中央部幅L
2と、融着時の溶融温度および加圧力との相関を経験則
として予め求め、検査対象の融着部において計測する外
側部幅L1と中央部幅L2の2つの指標を前記経験則に
照らし、中央部幅L2を指標として融着時の加圧力を推
量し、外側部幅L1を指標として融着時の溶融温度を推
量する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック管を
融着接合する技術に係り、融着部の適否を診断するプラ
スチック管突合せ融着部の検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリエチレン等の高分子化合物か
らなる合成樹脂を構造材料とするプラスチック管は、施
工現場や工場内において管もしくは継手と接合する手法
として、融着を行なうものがある。この融着は、プラス
チック管の端面を融着接合面として双方の管を融着する
ものであり、接合する双方の管の端部を所定温度に加熱
して溶融し、双方の管の端部を融着接合面で相互に突き
合わせ、所定圧力で圧着して所定幅の溶融層を形成する
ものである。
【0003】この溶融層は、管の軸心に沿った断面形状
において、管の外周側および内周側ほど幅が広く、その
間の中央部側ほど狭くなる形状を有している。このた
め、融着による融着部の良否を診断する方法として、超
音波を利用して溶融層の中央部の幅を測定するものがあ
る。この方法では、測定した溶融層の幅を標準幅と比較
し、その大きさの「狭い」、「広い」を判別することに
より、溶融層の形状的な適否を判断し、その結果として
溶融層が十分な融着強度を有するものであるか否かを診
断している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、溶融層にお
ける融着強度を規定する要因としては、溶融温度および
圧着時の加圧力があり、溶融温度および加圧力に過不足
が生じると、十分な融着強度を得ることができず、これ
らの要素を適切な値で組み合わせることにより、十分な
融着強度を備えた溶融層を形成できる。
【0005】一方、溶融層の幅の大きさは、溶融した管
端部の実際の温度、圧着時の加圧力等の要因によって決
定され、溶融温度が高くなるほどに広くなり、加圧力が
大きくなるほどに狭くなる。このため、実際の溶融温度
および加圧力が設定溶融温度、設定圧力より不足する場
合にあっても、溶融層の中央部の幅が標準条件下のもの
と同じ適値の範囲内となることがあり、逆に実際の溶融
温度および加圧力が設定溶融温度、設定圧力より過剰と
なる場合にあっても、溶融層の中央部の幅が標準条件下
のものと同じ適値の範囲内となることがある。
【0006】したがって、溶融層の中央部の幅の大きさ
を計測し、その大きさが適値の範囲内にあっても、溶融
層が標準条件の設定溶融温度、設定圧力で溶着されたも
のであると断定することはできず、溶融層が十分な融着
強度を備えていると保証することはできない。本発明は
上記した課題を解決するものであり、溶融層の形状から
当該溶融層を形成した温度および圧力条件を推定し、溶
融層が十分な融着強度を備えているか否かを判断するプ
ラスチック管突合せ融着部の検査方法を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題解決するための手段】上記した課題を解決するた
めに、請求項1に係る本発明のプラスチック管突合せ融
着部の検査方法は、プラスチック管を突合せ融着する際
に融着部に形成される溶融層の適否を判断するものであ
り、検査対象の融着部において溶融層の管壁面側におけ
る外側部幅と、溶融層の管壁厚中央位置における中央部
幅とを計測し、計測した外側部幅と中央部幅の2つの判
断指標が共に標準値の許容範囲内にある場合に、溶融層
が所定の融着強度を有すると判断するものである。
【0008】上記した構成において、溶融層における融
着強度は、溶融温度および圧着時の加圧力に影響を受
け、適値の溶融温度および加圧力の下で融着することに
より、所定の強度を得ることができる。溶融層は、溶融
温度が高くなるほどに幅が広くなり、加圧力が大きくな
るほどに幅が狭くなる。管の軸心に沿った断面形状は、
管の外周側および内周側ほど幅が広く、その間の中央部
側ほど狭くなる形状となり、溶融温度の過不足の影響は
溶融層の外側部幅に顕著に現われ、加圧力の過不足の影
響は溶融層の中央部幅に顕著に現われる。
【0009】したがって、外側部幅と中央部幅が共に標
準値の許容範囲にあれば、溶融層が適値の溶融温度およ
び加圧力の下で形成され、所定の融着強度を有するもの
と判断でき、2つの判断指標を組み合わせることによ
り、正確に融着強度の適否を判定できる。請求項2に係
る本発明のプラスチック管突合せ融着部の検査方法は、
プラスチック管を突合せ融着する際に融着部に形成され
る溶融層の適否を判断するものであり、溶融層の管壁面
側における外側部幅と、溶融層の管壁厚中央位置におけ
る中央部幅と、融着時の溶融温度および加圧力との相関
を経験則として予め求め、検査対象の融着部において計
測する外側部幅と中央部幅の2つの指標を前記経験則に
照らし、中央部幅を指標として融着時の加圧力を推量
し、外側部幅を指標として融着時の溶融温度を推量する
ものである。
【0010】上記した構成において、溶融層の管軸心に
沿った幅は、溶融温度が高くなるほどに広くなり、加圧
力が大きくなるほどに狭くなり、溶融温度の過不足の影
響は溶融層の外側部幅に顕著に現われ、加圧力の過不足
の影響は溶融層の中央部幅に顕著に現われる。このた
め、予備試験として、加圧力一定で溶融温度が異なる複
数の条件下でそれぞれ融着を行ない、形成された溶融層
の外側部幅と中央部幅を計測し、溶融温度の変化による
溶融層の外側部幅と中央部幅の変遷をそれぞれデータ系
列として記録する。この作業を加圧力の設定値を変えた
複数の条件下で行ない、外側部幅と中央部幅のそれぞれ
に関して複数のデータ系列を得え、この複数のデータ系
列によって示す融着温度と加圧力と外側部幅と中央部幅
との相関を経験則とする。
【0011】この経験則において、中央部幅のデータ系
列は融着温度の変化による影響が少なく、圧力変化よる
影響が顕著な傾向を示す。外側部幅のデータ系列は圧力
変化による影響に比べて、溶融温度の変化による影響が
顕著な傾向を示す。このため、検査時の計測によって得
た検査対象の融着部の中央部幅を指標として経験則を参
照し、経験則の中央部幅に関する複数のデータ系列の中
から計測した中央部幅の値に対応するデータ系列を見出
し、このデータ系列に係る条件値の加圧力を融着時の加
圧力の値と推量する。
【0012】次に、検査時の計測によって得た検査対象
の融着部の外側部幅を指標として経験則を参照し、先に
中央部幅を指標として求めたデータ系列において、計測
した外側部幅の値に対応する溶融温度を見出し、この溶
融温度を融着時の溶融温度の値として推量する。したが
って、外側部幅と中央部幅の2つの指標を経験則に照ら
すことで、融着時の加圧力と溶融温度を推量でき、溶融
層が適値の溶融温度および加圧力の下で形成されたか否
かを判断でき、正確に融着強度の適否を判定できる。ま
た、不良品と判断した場合には、その推量した溶融温度
および加圧力を加工工程にフィードバックすることで、
次回の加工作業を適切に行なうことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1〜図4において、プラスチッ
ク管1は、ポリエチレン等の高分子化合物からなる合成
樹脂を構造材料とするものであり、プラスチック管1の
端面を融着接合面として双方の管を融着したものであ
る。この融着は接合する双方の管1の端部を所定温度に
加熱して溶融し、双方の管1の端部を融着接合面で相互
に突き合わせて所定圧力で圧着するもので、融着部2に
所定幅の溶融層3を形成している。図3に示すように、
溶融層3は、管1の軸心に沿った断面形状において、管
1の外周側および内周側ほど幅が広く、その間の中央部
側ほど狭くなる形状を有している。
【0014】融着部検査装置4は融着部2で接合した双
方の管1に装着する一対のベルト式固定治具5を有し、
ベルト式固定治具5は管1の外周面に沿って配置するベ
ルト5aによってサドル部6を管1に固定している。各
ベルト式固定治具5のサドル部6の間には、双方に掛け
渡してスライドガイド7とボールネジ8を配置してお
り、一方のサドル部6にボールネジ8を回転駆動する手
段としてロータリエンコーダーを有した駆動装置9を設
けている。
【0015】スライドガイド7には管軸心方向に摺動す
る可動ブロック10を設けており、可動ブロック10
は、ボールネジ8に螺合する雌ねじ部を有するブラケッ
ト11とプローブユニット12を保持している。プロー
ブユニット12は、図3に示す超音波センサヘッド13
を支持しており、超音波センサヘッド13および駆動装
置9はコントローラ14に接続している。
【0016】このコントローラ14には、予備試験によ
って得たデータを登録してある。予備試験は、融着温度
および加圧力が異なる複数の融着条件下で融着した複数
の標体に対してその溶融層3の幅を測定するものであ
る。標体は、0.075MPa、0.15MPa、0.
30MPaの各加圧力の下で、溶融温度150〜250
℃の範囲で異なる複数の条件を設定し、各条件下でそれ
ぞれ融着したものである。
【0017】標本の測定は、図3に示すように、プラス
チック管1の外周壁表面に配置した超音波センサヘッド
13から溶融層3に向けて斜め方向に超音波を入射し、
入射側に位置する溶融層3の前面の界面と後面の界面と
で反射したエコー波を超音波センサヘッド13で受信
し、その時間差を測定し、測定した時間差と超音波の音
速の積により溶融層3の幅を計測するものであり、溶融
層3の外側部幅L1と中央部幅L2を計測する。
【0018】そして、図4に示すように、同じ加圧力の
下で融着した標体の溶融層3の外側部幅と中央部幅のデ
ータを、溶融温度の変化による外側部幅と中央部幅の変
遷としてそれぞれデータ系列として記録する。この作業
を加圧力の各設定値毎に行ない、外側部幅と中央部幅の
それぞれに関して複数のデータ系列を得る。この複数の
データ系列によって示す融着温度と加圧力と外側部幅と
中央部幅との相関を経験則として記録する。データ系列
の記録の形態としては、表として記録してもよく、近似
的な関数として記録してもよい。
【0019】この経験則においては、図4に示すよう
に、中央部幅L2のデータ系列は融着温度の変化による
影響が少なく、圧力変化よる影響が顕著な傾向を示す。
外側部幅L1のデータ系列は圧力変化による影響に比べ
て、溶融温度の変化による影響が顕著な傾向を示す。以
下、上記した構成おける作用を説明する。コントローラ
14の制御を受ける駆動装置9は、回転駆動するボール
ネジ8とブラケット11との螺合により可動ブロック1
0およびプローブユニット12を管1の軸心方向にスラ
イドさせる。可動ブロック10が融着部2に隣接する基
端位置から所定距離を移動する間に、プローブユニット
12の超音波センサヘッド13からパルス状に発信する
超音波で溶融層3を走査し、溶融層3の各位置における
幅を計測する。計測は、プラスチック管1の外周壁表面
から溶融層3に向けて斜め方向に超音波を入射し、入射
側に位置する溶融層3の前面の界面と後面の界面とで反
射したエコー波を超音波センサヘッド13で受信し、そ
の時間差をコントローラ14で測定し、測定した時間差
と超音波の音速の積により溶融層3の幅を算出すること
により行なう。
【0020】コントローラ14は、計測値の最大値を溶
融層3の外側部幅L1とし、最小値を中央部幅L2と決
定し、計測によって得た中央部幅L2を指標として図4
に示す経験則を参照する。例として、計測した中央部幅
L2が1mmとすると、経験則の中央部幅に関する複数
のデータ系列の中から中央部幅L2=1mmの値に対応
する近似のデータ系列として加圧力が0.15MPaの
データ系列を見出し、このデータ系列に係る条件値の加
圧力を融着時の加圧力の値と推量する。
【0021】次に、計測した外側部幅L1を指標として
経験則を参照する。例として、計測した外側部幅L1が
4mmとすると、先に中央部幅L2=1mmを指標して
求めた加圧力0.15MPaのデータ系列において、計
測した外側部幅L1=4mmの値に対応する溶融温度2
20℃を見出し、この溶融温度を融着時の溶融温度の値
として推量する。コントローラ14は、推量した溶融温
度および加圧力を、予め登録した標準データと比較し、
溶融層3が適値の溶融温度および加圧力の下で形成され
たか否かを判断する。この推量した溶融温度および加圧
力は、加工工程にフィードバックすることで、次回の加
工作業を適切に行なうことができる。
【0022】上述した実施の形態においては、計測した
溶融層3の外側部幅L1と中央部幅L2とにより、融着
時の溶融温度および加圧力を求めたが、予めコントロー
ラ14に外側部幅L1と中央部幅L2のそれぞれの標準
値を登録しておき、計測した外側部幅L1と中央部幅L
2の2つの判断指標が共に標準値の許容範囲内にある場
合に、溶融層3が所定の融着強度を有すると判断するこ
ともできる。
【0023】また、計測媒体として超音波を使用したが
X線等によっても計測することができ、サンプリングし
た検査対象のプラスチック管1を切断し、その断面にお
いて溶融層3の幅をノギス等の計測手段で実測すること
も可能である。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、検
査対象の融着部において計測した溶融層の外側部幅と中
央部幅の2つの判断指標を組み合わせて用い、2つの判
断指標が共に標準値の許容範囲にあるか否かを判定する
ことにより、正確に溶融層の融着強度の適否を判定でき
る。
【0025】また、予め溶融層の外側部幅と中央部幅と
融着時の溶融温度および加圧力との相関を経験則として
求め、計測した溶融層の外側部幅と中央部幅を前記経験
則に照らすことで、中央部幅を指標として融着時の加圧
力を推量し、外側部幅を指標として融着時の溶融温度を
推量することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における融着部検査装置の
構成を示す平面図である。
【図2】同融着部検査装置の構成を示す正面図である。
【図3】同融着部検査装置による溶融層の計測方法を示
す模式図である。
【図4】溶融層の外側部幅と中央部幅と融着時の溶融温
度および加圧力との相関を示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 プラスチック管 2 融着部 3 溶融層 4 融着部検査装置 12 プローブユニット 13 超音波センサヘッド 14 コントローラ
フロントページの続き (72)発明者 岡崎 直人 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タビニルパイプ工場内 Fターム(参考) 2F068 AA23 AA47 BB09 BB19 BB24 FF12 FF15 FF16 FF25 KK12 KK17 KK18 QQ18 2F069 AA16 AA49 BB40 CC02 GG01 GG09 GG52 GG58 MM02 4F211 AA04 AD05 AD12 AD29 AG08 AH43 AM32 AP02 AP05 AP11 AP17 AQ02 AR02 AR06 AR18 TA01 TC11 TD07 TH06 TH10 TN07 TQ10 TW39

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチック管を突合せ融着する際に融
    着部に形成される溶融層の適否を判断するものであり、
    検査対象の融着部において溶融層の管壁面側における外
    側部幅と、溶融層の管壁厚中央位置における中央部幅と
    を計測し、計測した外側部幅と中央部幅の2つの判断指
    標が共に標準値の許容範囲内にある場合に、溶融層が所
    定の融着強度を有すると判断することを特徴とするプラ
    スチック管突合せ融着部の検査方法。
  2. 【請求項2】 プラスチック管を突合せ融着する際に融
    着部に形成される溶融層の適否を判断するものであり、
    溶融層の管壁面側における外側部幅と、溶融層の管壁厚
    中央位置における中央部幅と、融着時の溶融温度および
    加圧力との相関を経験則として予め求め、検査対象の融
    着部において計測する外側部幅と中央部幅の2つの指標
    を前記経験則に照らし、中央部幅を指標として融着時の
    加圧力を推量し、外側部幅を指標として融着時の溶融温
    度を推量することを特徴とするプラスチック管突合せ融
    着部の検査方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2494112A (en) * 2011-08-24 2013-03-06 Eric Bridgstock Mechanical device for testing butt fusion beads
EP2963380A1 (de) 2014-07-04 2016-01-06 Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG Berührungsloses Überprüfen einer Stumpfschweissung
EP3550256A1 (de) 2018-04-05 2019-10-09 Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG Erkennung einer schweissnahtgeometrie

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