JPH01500986A - プラスチツク被覆チユーブを成型するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ブースチータ　−チューブを　声するための　１本発明はプラスチックで被覆し た金属もしくは合金のチューブを成型するための装置に関するものである。

多くの産業において、金属とプラスチックとの両方の特性を組合せた、軽量で容 易に曲げることが出来るチューブがｌ・要とされている。薄いアルミニウム薄板 で出来ており、その内面および外面を共にポリエチレンのようなプラスチック材 料で被覆したチューブは、多くの好都合な特性を持っていることが知られている 。それは軽量で、容易に曲げることができ、すぐれた腐食耐性を持ち、流体の流 動特性を改善し、更に接続や接合を容易に行うことが出来る。

この型のプラスチック被覆チューブとその製造方法は、米国特許番号４３７０１ ８６に記載されている。その明細書はアルミニウムの薄板がチューブ状に巻きつ けられ、継ぎ合わされ、次いでマンドレル上に移載される製造方法を開示してい る０次にプラスチック材料が該マンドレルから該アルミニウムチューブの内面に 押し出され成型された後、該チューブはブシュを通り抜けて、ここで該チューブ の外面にプラスチックの層が押し出され成型される。しかしながら、この方法お よびこの製造方法を実施するための装置は、多くの問題を有している６例えば、 一端のみで支持されているマンドレルは、その自由端において幾らか振れること があり、その結果としてチューブの内面上に押し出され成型されるプラスチック の層が不均一になる虞がある。

またマンドレルの内部でプラスチック材料の温度を維持することも同じく困難で ある。マンドレルはチューブ自身よりも直径が小さいのでヒーターを収容するこ とは出来ないため、プラスチックの温度が良好な状態に維持されていない場合に はプラスチック材料が自由に流動しない、マンドレルの長さを最小値に維持出来 る場合には、これらの問題は共に縮小することができる。

それ放尿上の諸問題を除去あるいは縮小し、特にマンドレルの長さを出来る限り 短くすることができ、該マンドレルの振れから生じる欠点を最小にしうるプラス チックで被覆されたチューブを成形する装置を提供することが、本発明の目的で ある。

本発明の構成要素を一面からみれば、我々が提供するプラスチック被覆金属チュ ーブを成型するための装置は、連続する金属薄板をＵ字形に成型するための手段 、該薄板を複合チューブにするための巻き付は成型用スリーブ、該成型用スリー ブを通って伸びているマンドレル、チューブが該マンドレルを通過する際その位 置決めをするための位置決め用のスリーブ、複合チューブが該位置ぎめ用スリー ブを通り抜ける時にそれを溶接するための溶接手段、およびチューブがマンドレ ル上を通過する際にチューブの内面上にマンドレルからプラスチック材料を押し 出して成型するための手段からなり、成型用スリーブと位１ぎめ用スリーブがマ ンドレルと共に滑らかく動くようにマンドレル上に取付けられていることを特徴 としている。

本発明の好ましい形は、以下に示す諸図面に記載される。

第１図は本発明のチューブ成型方法に必ず伴われる各ステップのブロック図であ る。

第２図は本発明の方法を実行するための装置の外観の型図面である。

第３図は第２図において示されている装置の斜視図である。

第４図は第２図および第３図に示されている装置の一部詳細断面図である。

第５図は第４図に示されている成型用スリーブの斜視図である。

第６図は第５図のスリーブの正面図である。

第７図は第４図に示されている装置のマンドレルの断面図である。

第８図は第７図を線■−■で切断した断面図である。

第９図は第２図および第３図において示されている装置の更に詳細な部分断面図 であり、また、第１０図は第９図を線Ｘ−Ｘで切断した断面図である。

諸図面の中で、第１図は本発明のプラスチック被覆バイブの成型の方法および装 置のブロック図的な説明図であり、約０．２ミリ厚さの平坦なアルミニウム薄板 は、供給ロール１０から該平坦な薄板をＵ字形断面をもつ薄板に成型する予備成 型過程１１へと送られる。該Ｕ字形断面薄板は、該予備成型過程１１から成型過 程１２に送られて、ここで複合チューブに成型され、次いで溶接過程１３に送ら れ、これらを経て内面被覆過程１４に送られる。

溶接過程で複合アルミニウム・チューブが溶接され、溶接の直後に該チューブの 内面上に、プラスチック材料の内部被覆が押し出され成型される。この部分的に 被覆されたチューブは次いで外面被覆過程１５に渡され、ここで該チューブの外 面上にプラスチック材料の外面被覆が押し出され成型される０次いでこの被覆さ れたチューブは冷却過程１６を通過し、そこから巻き取り過程１７に送られて巻 き取りロール上に巻き取られる。

本発明の装置について以下更に詳細に記述する。アルミニウム薄板２０は供給ロ ール１０から巻き戻された後、一連の成型用ブロック群を通過し、ここでＵ字形 断面を持つ１板２２に成型される。アルミニウム１板の厚さは、仕上げられたバ イブが耐えるように設計された圧力によってきめられるが、通常は非常に１いも のである。それ故成型プロセスは該金属の応力および歪を最小にするために段階 的に徐々に行われる。Ｕ字形断面をもつ薄板２２は次いでマンドレル２３の一端 に送られ、該マンドレル２３に取り付けられている成型用スリーブ２４へ送られ る。成型用スリーブ２４は第５図により詳細に示されている。それは硬質のポリ イミドレジン（ｐｏｌｙｉ＋５ｉｄｅ　ｒｅｓｉｎ）から形成されており、一般 的に円形の出口２６に通じている漏斗形の先細の溝２５を有している０図６から 明らかなように、出口２６はアルミニウム薄板が該スリーブ２４を出て行く時に 複合パイプに成型されるように非対称になっている。容易にわかるように、先細 の溝２５の長さは出口の直径の２乃至３倍の範囲内にあるが、アルミニウム薄板 がＵ字形断面をもつ薄板から比較的短い距離で複合チューブ２７に成型されるた めには、溝の長さは該直径の２．５倍が望ましい。

チューブの内径は通常１０ミリと７５ミリの間の範囲にある。

マンドレル２３は、マニホルド２９の１部を形成しているアーム２日上に突設し て設置されている。第４図から最もよく分るように、マンドレル２３を支持する アーム２８は、成型スリーブ２４の溝２５の中へ伸び、次いで、該成型用スリー ブ２４の出口２６からマンドレル２３が姿を現わす時に、薄板が該マンドレル２ ３の周りに巻付けられて複合チューブ２７になるように、マンドレル２３は出口 ２６を通って伸びる。

複合チューブ２７は、成型用スリーブ２４から、成型用スリーブと同じ材料で出 来ている位置決めスリーブ３０を通って送られる。

該位置決めスリーブ３０は一方の側に溶接用の長孔３１を有しており、複合チュ ーブ２７が超音波溶接ホイール３２によって溶接される時に該チューブの形状を 保つために一般的には円形である。

該溶接用ホイール３２は、該チューブの溶接を複合部に沿って行えるように、位 置ぎめスリーブ３０の上の位置に持って来て溶接用長孔３１の中に下げることが 出来るように、マンドレル２３およびマニホルド２９から分離して取り付けられ る。？８８部業が行われている時は、マンドレル２３はアンビル（ａｎｖｉｌ） 　として作用する。すなわち、チューブ２７はン容接作業中ホイール３２とマン ドレル２３との間でしっかりとクランプされている。

成型用スリーブ２４と位置決め用スリーブ３０とは両者共にマンドレル２３上を 動かされるスリーブ・ハウジング３３の内部に設置される。該スリーブ・ハウジ ング３３は１個の貫通した穴３４と複数個のヒーター３５を有し、該ハウジング ３３の温度ひいては該マンドレル２３の周りの温度を維持する。

第７図から最もよく判るように、マンドレル２３は円筒状の外壁３６とコア（ｃ ｏｒｅ）３７からなり、該コア（ｃｏｒｅ）　３７と該壁３６との間の間隙によ り、マンドレルの先端４０に近接した環状オリフィス３９で終る環状通路３８が 形成される。該環状通路３８は、支持用アーム２８によってマニホルド２９と通 じている２個の独立した導管４１および４２と接続されており、またこれらによ って材料の供給をうけている。溶接されたチューブ２７の内面を被覆するための プラスチック材料はマニホルド２９から導管４１に供給され、またプラスチック 材料４３をアルミニウム・チューブの内面に接着するための粘着性プラスチック 材料４４は、導管４２を通してマンドレル２９から供給される。

アーム２８には、プラスチックおよび粘着性プラスチック材料を、これらが導管 ４１および４２を通ってマンドレル２３内の環状通路３８に沿って容易に流れる ように、高温の溶融状態に維持するために、複数個のヒーター４５が装着されて いる。

プラスチック材料４３はポリエチレンが望ましい、ポリエチレンをアルミニウム ・チューブの内面に接着するための粘着性材料４４はグラフトポリエチレンであ ってもよい、しかしながら、アルミニウム・チューブの内面へのすぐれた接合を 確実に行うために、適当なプラスチックおよび粘着性プラスチック材料であれば 何を使用してもよい。

溶接されたチューブ２７が、マンドレルの先端４０に隣接した環状オリフィス３ ９上を通過する時に、粘着性材料４４が該チューブの内面に押し出されて成型さ れ、プラスチック材料４３は該粘着性プラスチック４４の上端に押し出されて成 型される。第７図から明らかなように、一本のエア・ライン４７がマンドレルの コア（ｃｏｒｅ）　３７を貫通して伸びており、高圧のエアがマンドレルの端か らチューブ内に注入され、その結果、プラスチック材料を該チューブの内面に接 着しやすくすると同時に、後述する方法で、アルミニウム薄板の溶接において発 生するかもしれない欠陥を検出するのに役立つ定常的な圧力を該チューブ内につ くり出すことができる。

成型スリーブ２４および位置決めスリーブ３０は、マンドレルと共に滑らかに動 きかつ移動するために該スリーブ２４および３０と一緒にマンドレル２３上を運 ばれるスリーブハウジング３３によつて運ばれる。第４図から一番よく判るよう に、該ハウジング３３はＬ字形状をしており、成型用スリーブがその上にのせら れる下側部分４８とその中をマンドレルが伸びている穴３４を加工された上側部 分４９とを有している。該ハウジング３３の端部にぴったり隣接してブシユ５０ があるが、これはマニホルド２９に取外し可能なように取付けられており、溶接 されたチューブ２７が該ハウジング３３から姿を現わす時に通り抜ける穴５１と 一緒に形成されテール。該ブシュ５０は、マニホルド２９において夫々が導管５ ４および５５と通じている環状通路５２および５３と一緒に形成されている。該 環状通路５２および５３は穴５１の中に開いている環状オリフィス５６の中で一 つになっている０例えばポリエチレンのようなプラスチック材料は、通路５４を 通ってマニホルド２９から供給され、例えば架橋結合可能なポリエチレンのよう な粘着性材料は通路５５を通ってマニホルドから供給される。第９図から明らか なように、環状通路５３は環状通Ｂ５２の内側に位置しているので、チューブが オリフィス５６をこえて穴５１を通り抜ける時に、粘着性材料はチューブの外面 に塗りつけられ、こうして次にプラスチック材料が該粘着剤の上に接着される。

チューブがブシユ５０から姿を現わす時には、該チューブの内面に架橋ポリエチ レンによって接合されたポリエチレンの内面被覆がしてあり、また同様に該チュ ーブの外面には架橋ポリエチレンによって接合されたポリエチレンの外面被覆が しである。

ブシユ５０を出ると、被覆されたチューブは冷却水槽６０を通過して、そこから 、巻き取りロール（図示せず）に送られる。

チューブの内面をプラスチックで被覆する作業においてどうしても克服しなけれ ばならない諸問題の中の一つは、プラスチック材料がマンドレルに沿って容易に 流れるようにするため、プラスチック材料の温度を維持することである。マンド レルの内径はチューブの内径よりも小さくなければいけないので、プラスチック 材料に対する導管群のようにマンドレル内にヒーターを設けることは出来ない、 この問題を克服するために我々が考えたことは、先ず第一にマンドレルを比較的 短い長さに保つことであり、第二にはマンドレルをとりまく周囲温度が充分高い レベルに維持されるように成型用スリーブ２４および位置ぎめ用スリーブ３０の ためにハウジング３３を加熱することである。

更に、マンドレルの長さを短くするために、我々はアルミニウム薄板をＵ字形断 面から極めて短い距離で溶接の準備が出来る複合チューブに成型する０次いで我 々は複合チューブを溶接し、また同時に該チューブの内面上にプラスチック材料 を押し出して成型する。我々はこれらの諸口的を、アルミニウム薄板をＵ字形状 から仕上げられたチューブの直径のおよそ２倍という短い距離で、非対称の複合 チューブに成型する漏斗形の穴をもった成型用スリーブを供給することによって 達成した。続いて複合チューブはすぐに溶接されて成型され、該チューブの内面 は溶接過程のすぐ次の段階でマンドレルからのプラスチック材料で被覆される。

我々はまたマンドレルの長さを絶対的最小値にまで短くすることにより、マンド レルの先端におけるマンドレルの動きが必ずしも除去されたわけではないが減少 できたことを発見した。

プラスチック材料がチューブの内面に押し出されて成型される時点でのマンドレ ルの先端の動きは、該チューブの内面上に押し出され成型される該プラスチック 材料の厚みにバラツキを生じさせることになるが、我々はこれらのバラツキはハ ウジング３３およびスリーブ２４および３ｏを、これらがマンドレルと一緒に滑 らかに動くようにマンドレル上に取り付けることによって減少できることを発見 した。

成型用スリーブは比較的硬質の材料がら作られているけれども摩耗をうけやすい 、しカルながら、これはブシュ５ｏを取り外し、ハウジング３３をマンドレルが ら滑脱することによって比較的容易に取り替えることが出来る０次いでスリーブ ２４およびスリーブ３０の取り替えを行うことが出来る。

さまざまな理由から複合チューブの溶接には欠陥が生じゃすい、該チューブの溶 接作業における欠陥は、該チューブの端部が当初に締めつけられ密閉されている 場合には、それが該装置を通って出てきて従ってそれが該エアライン４７を通っ て内部エア圧力の下に置かれる時に検出することが出来る。チューブの溶接に何 らかの欠陥があると、それが冷却水槽６０を通過するときに該チューブからエア を漏れさせることになり、空気の泡が溶接の欠陥を容易に明示することになる。

これとは別に、溶接過程の後のある点で該チューブ内の圧力低下を感知するため の８知機構を設けることにしてもよい、チューブが冷却層に入る時に、該チュー ブの内部および外部にあるプラスチックは未だ比較的軟かいので、該チューブ内 のエアの圧力が溶接に欠陥がある箇所のその軟かいプラスチックを吹き飛ばすで あろう。これとは別に、溶接過程を過ぎた後のある点で該チューブ内の圧力低下 を感知するための怒知機祷を設けてもよい。

溶接作業は既知の超音波溶接ホイールによって行われるのが望ましい、それは位 置決めスリーブ内の長孔３１を通って伸び、マンドレル２３に対して該チューブ の巻つけ端を圧着するが、溶接作業中は該溶接ホイールに対してマンドレルはこ のようにアンビル（ａｎｖｉｌ）としてはたらく。

ｋ　図 〒８！！　ｉ＋ｉ審報失 ｍ、、、ｍＡ１．ｋｊｌｎ＊ｍ、ＰＣＢ／ＧＢε７１００７５３国際調査報告　 。８８．。。７，３

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．プラスチック被覆金属チューブを成形するための装置であって、連続する金 属薄板をＵ字形に成型するための手段、該薄板を巻きつけて複合チューブにする ための成型用スリーブ、該成型用スリーブを通って伸びるマンドレル、該チュー ブが該マンドレルの上を通過する時にチューブの位置決めをするための位置決め 用スリーブ、複合チューブが該位置ぎめ用スリーブを通過する時に該チューブを 溶接するための溶接手段からなり、成型用スリーブおよび位置ぎめ用スリーブが マンドレルと共に滑らかに動けるようにマンドレル上に取付けられていることを 特徴とするもの。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の装置であって、成型用スリーブと位置ぎめ用スリ ーブが、マンドレル上を運ばれマンドレルと一緒に滑らかに動くスリーブハウジ ング上を運ばれることを特徴とするもの。
3. ３．請求の範囲第２項に記載の装置であって、マンドレルを取り巻く周囲温度を 維持するために、スリーブハウジングに加熱手段が装備されていることを特徴と するもの。
4. ４．請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の装置であって、成型用スリ ーブが一般的には円形の出口で終る漏斗形状の溝を有することを特徴とするもの 。
5. ５．請求の範囲第４項に記載の装置であって、成型用スリーブ内の溝の長さが円 形出口の直径の２倍と３倍の間にあることを特徴とするもの。
6. ６．請求の範囲第５項に記載の装置であって、スリーブ内の溝の長さが円形出口 の直径のおよそ２．５倍であることを特徴とするもの。
7. ７．請求の範囲第４項から第６項のいずれかに記載の装置であって、成型用スリ ーブの出口が、複合端を有し且つ一般的には円形のチューブを成型するために、 非対称であることを特徴とするもの。
8. ８．請求の範囲第１項から第７項のいずれかに記載の装置であって、成型用スリ ーブがポリイミドレジン（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ　ｒｅｓｉｎ）で作られているこ とを特徴とするもの。
9. ９．請求の範囲第１項から第８項のいずれかに記載の装置であって、位置決め用 スリーブがチューブの複合端に近接している長孔と一緒に形成されていることを 特徴とするもの。
10. １０．請求の範囲第１項から第９項のいずれかに記載の装置であって、位置ぎめ 用スリーブがポリイミドレジン（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｒｅｓｉｎ）で作られてい ることを特徴とするもの。
11. １１．請求の範囲第１項から第１０項のいずれかに記載の装置であって、チュー ブの外面上にプラスチックの層を押し出して成型するための手段が装備されてい ることを特徴とするもの。
12. １２．請求の範囲第１１項に記載の装置であって、チューブの外面上にプラスチ ックの層を押し出して成型するための手段がマンドレルの端の後工程側に位置す るブシュからなり、ブシュはスリーブハウジングに隣接しマンドレル上に該スリ ーブハウジングを設置するように設けられているもの。
13. １３．請求の範囲第１項から第１２項のいずれかに記載の装置であって、チュー ブの中に高圧の気体を注入するための手段および溶接での欠陥による該チューブ からの気体の漏れを検出するための手段を含むもの。
14. １４．請求の範囲第１項から第１３項のいずれかに記載の装置であって、チュー ブの中に高圧の気体を注入するための手段および溶接での欠陥の結果としての該 チューブ内の圧力の低下を検出するための手段を含むもの。
15. １５．添付図面に表されているような実質的にプラスチックで被覆された金属チ ューブを成型するための装置。