(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトに移動自在に取付けられ、補強スリーブが緩く外嵌するパイプを解放可能に保持するパイプ・ホルダと、
該パイプ・ホルダに設けられ、各開閉式ジョーがそれぞれ固定ロッドに対して枢動するよう取付けられる少なくとも一対の開閉式ジョーと、
前記シャフトに取付けられ、前記パイプ・ホルダ内のパイプと実質的に同軸に、パイプ継手を解放可能に保持する継手保持器と、
前記シャフトに沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とが相対運動するように駆動して、前記パイプ・ホルダに保持されるパイプの先端を前記継手保持器に保持されるパイプ継手の後端から嵌合することで結合する駆動機構と、
前記開閉式ジョーを、パイプを固定する状態から、補強スリーブの外径を超えないように解放する制御装置で構成されるものであって、
駆動機構は、前記開閉式ジョーがパイプを固定した状態でパイプとパイプ継手との結合を行った後、開閉式ジョーが補強スリーブの外径を超えない位置まで解放をした状態でさらに駆動して、開閉式ジョーの先端がスリーブの後端に当接し、該開閉式ジョーが前記パイプと継手との結合部分に前記補強スリーブを押し込むように構成されていることを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項２】
駆動機構は、前記開閉式ジョーの各々を前記固定ロッドの周囲に他方に向かって枢動させて、前記開閉式ジョーの間にパイプを解放可能に係合するように適合されかつ構成された伸縮式くさびと、前記くさびを駆動する作動手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項３】
前記開閉式ジョーはバネ入りであり、かつ前記パイプに作用する前記開閉式ジョーの把持力を緩めるために前記開閉式ジョーの間に保持されたパイプから開閉式に離れるように適合されかつ構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項４】
前記開閉式ジョーの間にパイプを解放可能に係合するように前記開閉式ジョーのうちの第一がアーチ形の内面を成し、前記開閉式ジョーのうちの第二が相補的なアーチ形の内面を成していることを特徴とする請求項１及至３の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項５】
前記継手保持器が、ストッパを有する継手を保持するように適合されかつ構成された実質的にくぼんだ凹部を含むことを特徴とする請求項１及至４の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項６】
前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを駆動してそれらの間で相対運動を行わせる前記駆動機構を自動的に制御する制御装置をさらに含むことを特徴とする請求項１及至５の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項７】
制御装置は、さらにパイプ・ホルダと継手保持器とを相対移動させる駆動機構を自動的に制御するものであって、前記制御装置が、前記伸縮式くさびに前記開閉式ジョーを開閉させる前記作動手段をさらに制御することを特徴とする請求項６に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項８】
前記ストッパに対するパイプ前縁部の当接を検知する手段をさらに含むことを特徴とする請求項５乃至７の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項９】
前記パイプ上にあらかじめ取り付けられた補強スリーブの前縁部がいつ前記ストッパに当接するかを検知する手段をさらに含むことを特徴とする請求項５乃至８の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項１０】
前記検知手段が光学センサを含むことを特徴とする請求項８または９に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項１１】
前記検知手段がリミット・スイッチを含むことを特徴とする請求項８または９に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【請求項１２】
パイプを把持するパイプ・ホルダを提供するステップと、
前記パイプ・ホルダ内のパイプと実質的に同軸に継手を保持するパイプ継手保持器を提供するステップと、
前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒に駆動してそれらの間で相対運動を行わせるステップと、
前記パイプ・ホルダが前記継手保持器から第一の所定の距離に到達するとき、前記パイプ・ホルダを開いて引き離すようにするステップと、
前記パイプ・ホルダの前記開きを、パイプ上に取り付けられた補強スリーブの外径を超えないように制限するステップと、
前記パイプ・ホルダが前記継手保持器から第二の所定の距離に到達するまで前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをさらに一緒に駆動するステップと、をさらに含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法。
【請求項１３】
予めパイプに補強スリーブを取付けるステップと、
シャフトに対して移動自在に取付けられ、各開閉式ジョーが固定ロッドに対して枢動するよう取付けられる、少なくとも一対の開閉式ジョーに前記パイプを把持させるステップと、
パイプ継手を、前記開閉式ジョーに保持されるパイプと実質的に同軸となるように、前記シャフトに取付けられる継手保持器によって保持させるステップと、
前記開閉式ジョーと継手保持器とをシャフトに沿って相対運動させるよう駆動して、開閉式ジョーに保持されるパイプの先端を継手保持器に保持されるパイプ継手の後端から嵌合して結合するステップと、
前記開閉式ジョーを、補強スリーブの外径を超えない位置まで解放するステップと、
前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをシャフトに沿って相対運動させるよう駆動して、開閉式ジョーの先端をスリーブの後端に当接させ、前記パイプと継手との結合部分に該補強スリーブを押し込ませるステップと、
を含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法。
【請求項１４】
前記開閉式ジョーを解放するステップの前に、結合を検知するステップと、補強スリーブが結合部に押し込まれたことを検知するステップと、補強スリーブが結合部に押し込まれたことを検知した後に前記開閉式ジョーを移動前の位置まで移動させるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法。
【請求項１５】
パイプ上にスリーブを取り付けるステップと、
パイプ・ホルダでパイプを把持するステップと、
継手保持器でパイプ継手を保持するステップと、
前記パイプが前記継手に嵌合して接合部を形成するまで、実質的に共通長手方向軸に沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒に駆動してそれらの間で相対運動を行わせるステップと、
前記接合部の形成を検知するステップと、
前記パイプ・ホルダの開きが前記スリーブの外径を超えないようにパイプ・ホルダの動きを制限するステップと、
前記パイプ・ホルダを開いて前記パイプから引き離すステップと、
実質的に前記共通長手方向軸に沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒にさらに駆動して、それによって、前記スリーブを前記パイプに沿って摺動させて、前記接合部を実質的に覆っているパイプの末端部に嵌合させるステップと、
前記接合部を実質的に覆っている前記スリーブを検知するステップと、
前記パイプ・ホルダを開いて引き離すステップと
を含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法。
【請求項１６】
前記継手上にストッパを提供するステップをさらに含み、
前記接合部の形成を検知する前記ステップが、前記ストッパに当接する前記パイプを検知することを含み、
前記接合部を実質的に覆っている前記スリーブを検知する前記ステップが、前記ストッパに当接する前記スリーブを検知することを含むことを特徴とする請求項１５に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法。
【請求項１７】
開いて引き離す前記ステップの後に、前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをもとの位置に戻すステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法。
【請求項１８】
駆動機構は、手動式駆動機構であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、パイプ、継手、および補強スリーブを結合する装置および方法に関し、特に、単一動作で自動的にパイプ、継手、およびスリーブを結合する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体システムの最も弱い点は、それらの接合部である。それは漏れが発生する可能性が最も高い場所である。したがって、流体接合部の設計および構造に対して多くの思索がなされた。このことは、パイプおよび継手を作るのにさまざまなプラスチックを使用している今日でも、流体システムにおいて主として金属およびゴム管を使用していた過去と同じくらい当てはまる。
プラスチック・パイプは、それらが比較的安価であり、かつさまざまな用途向けに設計することができるという理由で今日使用されている。例えば、ＰＥＸおよびＰＥＸ−Ａｌ−ＰＥＸパイプは加熱システム用に設計されていたが、現在、化学物質移送および下水移送にも使用されている。
プラスチック・パイプを使用するとき、パイプの内側よりもわずかに大きい直径を有する継手の嵌合部分にプラスチック・パイプを通常押し込む。これは、パイプに伸びを引き起こして、漏れのないシールを行うのに役立つ圧入をもたらす。しかしながら、プラスチックを伸ばすことは、その肉厚を減少させ、それによって、接合部のパイプのその部分を弱くする。この固有の脆弱性を補うために、補強スリーブを使用して接合部を補強し、それらをより漏れにくくしている。
【０００３】
例えば、メトカルフェらに対するアメリカ特許第４，２９３，１４７号では、外面に溝がついているインサート部のある継手にプラスチック・パイプを接続する方法を示している。パイプ内にきつく嵌入するインサート部をパイプの端部の中に強制的に押し込み、その後、あらかじめパイプ上に位置付けてあったスリーブをパイプの端部まで強制的に押し込み、それによりインサート部とスリーブの間にパイプ端部をきつく把持するようになされている。インサート部は管状であり、その外面には複数の環状溝部が設けてある。各溝部は、軸方向断面で、実質的にまっすぐな側部とまっすぐな底部とを有しており、底部と各側部の間の角度は鈍角になっている。インサート部の挿入はパイプの外径を増加させて、スリーブの内径よりも大きくなるようにする。これは、オペレータの手の器用さと頑丈さとに依存するゆっくりとした手作業によるプロセスである。
柔らかくて弾力的なプラスチック・パイプを継手上に手作業で組み付けることができる。組み立てを簡素化するために継手上にねじ込む補強スリーブを使用する場合が多い。
【０００４】
比較的硬いパイプを必要とするとき、継手全体を覆うようにパイプを取り付けることが難しいため、手作業による組み立ては手間がかかる。このような場合には、他のステップを使用してパイプの端部に円錐形の開口部を形成する。このステップでは、円錐形をした型にパイプの端部を強制的に押し込んで、継手上にパイプを滑り込ませることができるくらいまでパイプを拡張する。継手上に取り付けると、結合部全体を覆ってスリーブをクリンピングするか、またはスリーブを所定の位置に押し込む。これは非常に手間がかかり、かつ力を加えることを必要とするため、結合プロセスの助けとなる多くの装置が開発された。２つの実施例は以下の通りである。
服部らに対するアメリカ特許第６，０５０，６０８号は、２つの部分、すなわち、継手本体と、プラスチック・パイプの上端部全体を覆って付けられた保持リングと、を含むプラスチック・パイプ用継手について説明している。保持リングと一緒に継手上のフランジまでプラスチック・パイプの上端部を動かすために、保持リングの円周表面に穴を開けてある。継手本体の複数の大口径部分が、内側のコアを挿入するプラスチック・パイプの上端部分を直径方向に拡大するとともに、保持リングがパイプの上端部分を継手上に圧縮し、それによって、取り付けられたプラスチック・パイプが滑り落ちるのを防止する。この設計特有の欠点は穴を開ける必要性であり、その結果として特にパイプがすでに伸ばされている領域内でパイプをさらに弱くする。
【０００５】
ウィリアムズに対するアメリカ特許第５，７４９，６０４号は、第二のパイプ部材の側壁と圧入嵌合するために２つの管状パイプ部材のうちの一方の上に先細側壁を形成して、２つのパイプ部材を一緒に軸方向に押し付けて、先細側壁ともう一方の側壁とを互いに直接圧入嵌合させる、銅管用結合システムについて説明している。２つのパイプ部材は、例えば、所定の長さの銅給水管と、銅管継手とであることが可能であり、特定の開示実施形態では、パイプ部材は、パイプ部材に係合する軸方向可動ジョーを有する工具により互いの方に接近し、垂直方向に動く作動装置とリンク機構とにより軸方向に一緒に駆動される。本発明は銅管の圧入結合を生じるように設計されたため、スリーブ取り付け動作を有していない。
したがって、スリーブの組立体を含む１つの円滑な動作で継手上にパイプを取り付けて、かついかなる構成要素も破損することなく単一動作で漏れのないシールを確保する方法および装置に対する長年にわたる切実な必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたのであって、請求項１の発明は、シャフトと、前記シャフトに移動自在に取付けられ、補強スリーブが緩く外嵌するパイプを解放可能に保持するパイプ・ホルダと、該パイプ・ホルダに設けられ、各開閉式ジョーがそれぞれ固定ロッドに対して枢動するよう取付けられる少なくとも一対の開閉式ジョーと、前記シャフトに取付けられ、前記パイプ・ホルダ内のパイプと実質的に同軸に、パイプ継手を解放可能に保持する継手保持器と、前記シャフトに沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とが相対運動するように駆動して、前記パイプ・ホルダに保持されるパイプの先端を前記継手保持器に保持されるパイプ継手の後端から嵌合することで結合する駆動機構と、前記開閉式ジョーを、パイプを固定する状態から、補強スリーブの外径を超えないように解放する制御装置で構成されるものであって、駆動機構は、前記開閉式ジョーがパイプを固定した状態でパイプとパイプ継手との結合を行った後、開閉式ジョーが補強スリーブの外径を超えない位置まで解放をした状態でさらに駆動して、開閉式ジョーの先端がスリーブの後端に当接し、該開閉式ジョーが前記パイプと継手との結合部分に前記補強スリーブを押し込むように構成されていることを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項２の発明は、駆動機構は、前記開閉式ジョーの各々を前記固定ロッドの周囲に他方に向かって枢動させて、前記開閉式ジョーの間にパイプを解放可能に係合するように適合されかつ構成された伸縮式くさびと、前記くさびを駆動する作動手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項３の発明は、前記開閉式ジョーはバネ入りであり、かつ前記パイプに作用する前記開閉式ジョーの把持力を緩めるために前記開閉式ジョーの間に保持されたパイプから開閉式に離れるように適合されかつ構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項４の発明は、前記開閉式ジョーの間にパイプを解放可能に係合するように前記開閉式ジョーのうちの第一がアーチ形の内面を成し、前記開閉式ジョーのうちの第二が相補的なアーチ形の内面を成していることを特徴とする請求項１及至３の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項５の発明は、前記継手保持器が、ストッパを有する継手を保持するように適合されかつ構成された実質的にくぼんだ凹部を含むことを特徴とする請求項１及至４の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項６の発明は、前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを駆動してそれらの間で相対運動を行わせる前記駆動機構を自動的に制御する制御装置をさらに含むことを特徴とする請求項１及至５の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項７の発明は、制御装置は、さらにパイプ・ホルダと継手保持器とを相対移動させる駆動機構を自動的に制御するものであって、前記制御装置が、前記伸縮式くさびに前記開閉式ジョーを開閉させる前記作動手段をさらに制御することを特徴とする請求項６に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項８の発明は、前記ストッパに対するパイプ前縁部の当接を検知する手段をさらに含むことを特徴とする請求項５乃至７の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項９の発明は、前記パイプ上にあらかじめ取り付けられた補強スリーブの前縁部がいつ前記ストッパに当接するかを検知する手段をさらに含むことを特徴とする請求項５乃至８の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項１０の発明は、前記検知手段が光学センサを含むことを特徴とする請求項８または９に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項１１の発明は、前記検知手段がリミット・スイッチを含むことを特徴とする請求項８または９に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項１２の発明は、パイプを把持するパイプ・ホルダを提供するステップと、前記パイプ・ホルダ内のパイプと実質的に同軸に継手を保持するパイプ継手保持器を提供するステップと、前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒に駆動してそれらの間で相対運動を行わせるステップと、前記パイプ・ホルダが前記継手保持器から第一の所定の距離に到達するとき、前記パイプ・ホルダを開いて引き離すようにするステップと、前記パイプ・ホルダの前記開きを、パイプ上に取り付けられた補強スリーブの外径を超えないように制限するステップと、前記パイプ・ホルダが前記継手保持器から第二の所定の距離に到達するまで前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをさらに一緒に駆動するステップと、をさらに含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項１３の発明は、予めパイプに補強スリーブを取付けるステップと、シャフトに対して移動自在に取付けられ、各開閉式ジョーが固定ロッドに対して枢動するよう取付けられる、少なくとも一対の開閉式ジョーに前記パイプを把持させるステップと、パイプ継手を、前記開閉式ジョーに保持されるパイプと実質的に同軸となるように、前記シャフトに取付けられる継手保持器によって保持させるステップと、前記開閉式ジョーと継手保持器とをシャフトに沿って相対運動させるよう駆動して、開閉式ジョーに保持されるパイプの先端を継手保持器に保持されるパイプ継手の後端から嵌合して結合するステップと、前記開閉式ジョーを、補強スリーブの外径を超えない位置まで解放するステップと、前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをシャフトに沿って相対運動させるよう駆動して、開閉式ジョーの先端をスリーブの後端に当接させ、前記パイプと継手との結合部分に該補強スリーブを押し込ませるステップと、を含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項１４の発明は、前記開閉式ジョーを解放するステップの前に、結合を検知するステップと、補強スリーブが結合部に押し込まれたことを検知するステップと、補強スリーブが結合部に押し込まれたことを検知した後に前記開閉式ジョーを移動前の位置まで移動させるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項１５の発明は、パイプ上にスリーブを取り付けるステップと、パイプ・ホルダでパイプを把持するステップと、継手保持器でパイプ継手を保持するステップと、前記パイプが前記継手に嵌合して接合部を形成するまで、実質的に共通長手方向軸に沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒に駆動してそれらの間で相対運動を行わせるステップと、前記接合部の形成を検知するステップと、前記パイプ・ホルダの開きが前記スリーブの外径を超えないようにパイプ・ホルダの動きを制限するステップと、前記パイプ・ホルダを開いて前記パイプから引き離すステップと、実質的に前記共通長手方向軸に沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒にさらに駆動して、それによって、前記スリーブを前記パイプに沿って摺動させて、前記接合部を実質的に覆っているパイプの末端部に嵌合させるステップと、前記接合部を実質的に覆っている前記スリーブを検知するステップと、前記パイプ・ホルダを開いて引き離すステップとを含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項１６の発明は、前記継手上にストッパを提供するステップをさらに含み、前記接合部の形成を検知する前記ステップが、前記ストッパに当接する前記パイプを検知することを含み、前記接合部を実質的に覆っている前記スリーブを検知する前記ステップが、前記ストッパに当接する前記スリーブを検知することを含むことを特徴とする請求項１５に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項１７の発明は、開いて引き離す前記ステップの後に、前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをもとの位置に戻すステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項１８の発明は、駆動機構は、手動式駆動機構であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
つまり、本発明は、１つの円滑な動作で信頼性のある漏れのないシールを生成するように、パイプ、継手、および場合により任意のスリーブを自動的に結合する方法および装置に関する。
本発明は、同じ長手方向軸に沿ってパイプ、スリーブ、および継手を保持して、それらを互いに接近させる手段を含み、保持器内に継手を保持し、一組の開閉式ジョーによりパイプをしっかり把持し、パイプ上にスリーブをあらかじめ取り付け、装置は保持器とジョーとを互いの方へ駆動する手段をさらに含む。
一実施形態によると、バネを用いて開閉式ジョーを開いた状態に保持し、ジョーが閉じるように枢動させてパイプをしっかり把持させる伸縮式くさびを用いて開閉式ジョーを閉じる。所定の位置に部品を保持すると、それらを動力付き駆動機構でまとめる。組み立てのすべての段階を１つの装置で自動的に行う。
自動プロセスの第一のステップでは、パイプを継手上に取り付けたとき、パイプが滑らないように把持する。継手の嵌合部分はパイプの内側よりもわずかに大きい直径を有している。組み立てたとき、これによりきつい嵌入を生じる。継手にパイプを取り付けることは、パイプに作用する把持力がパイプを取り付けるのに必要な力よりも強いことを要求する。
補強スリーブが必要であるとき、パイプ上に摺動式に補強スリーブをあらかじめ取り付けておくことができ、同様のプロセスを使用して構成要素を組み立てる。ジョーはスリーブのすぐ後ろでパイプを把持して、継手の方へパイプを移動させる。構成要素を組み立てると、ジョーはパイプに作用するそれらの把持力を解放して、継手の方へ連続的に移動して、それらの前縁部を用いてスリーブを所定の位置に押し込む。
スリーブは組み立てに先立ってパイプを覆って緩く取り付けられており、組み立てたとき、結合領域で圧入を形成する。クリンピングが必要であるとき、ジョーはさらに開いて、スリーブ全体を覆う位置に移動して、スリーブの周囲をぐるりと囲むようにきつく閉じて、所定の位置にスリーブをクリンピングする。
本発明の他の実施形態では、所定の位置にパイプを保持して、保持器がパイプの内部の所定の位置に継手を移動させる。この場合、パイプ内に継手を挿入した後に、ジョーはそれらのパイプの把持力を解放する。保持器はその前進運動を継続して、ジョーの前縁部で所定の位置に保持されているスリーブの中を通ってパイプを押し動かす。スリーブを強制的に所定の位置に押し込むまで、保持器は動き続ける。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
以下の詳細な説明を添付図面と照らしあわせて読めば、本発明は、さらに理解されるであろう。
【図１】本発明の一実施形態に従って構成されかつ機能するパイプ、スリーブ、および継手を結合する装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態のプラスチック・パイプ、補強スリーブ、および継手を結合する結合方法を示す部分切取側面図であって、結合動作の開始直前の状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態のプラスチック・パイプ、補強スリーブ、および継手を結合する結合方法を示す部分切取側面図であって、継手にパイプを接続した後の状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態のプラスチック・パイプ、補強スリーブ、および継手を結合する結合方法を示す部分切取側面図であって、スリーブを取り付けた後の状態を示す図である。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、本発明で説明した装置の駆動機構の２つの可能な選択肢を示している。
【図６】本発明で説明した装置の携帯用の実施形態の動作を示している。
【図７】本発明で説明した装置の携帯用の実施形態の動作を示している。
【図８】本発明で説明した装置の携帯用の実施形態の動作を示している。
【図９】本発明で説明した装置の携帯用の実施形態の動作を示している。
【図１０】本発明で説明した装置の携帯用の実施形態の動作を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、漏れのないシールを確保する単一動作で、場合によりゆるみ止めスリーブと一緒に、継手にプラスチック・パイプを自動的に結合する装置および方法に関する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に従って構成されかつ機能するパイプ結合装置１００の模式図であり、装置の主な機械要素を強調してある。装置は、解放可能にパイプを把持するパイプ・ホルダ２０と、パイプ・ホルダで保持されたパイプと実質的に同軸に、所定の長手方向軸上に解放可能に継手を保持する継手保持器１６と、を含んでいる。
装置は、パイプ・ホルダと継手保持器とを一緒に駆動してそれらの間で相対運動を行わせて、パイプと継手とを互いに接近させて結合する駆動機構１７をさらに含んでいる。本発明の好ましい実施形態によると、装置の保持器内に継手を保持し、一組の開閉式ジョーによりパイプをしっかり把持し、パイプ上にスリーブをあらかじめ取り付けてある。また、本発明は、装置のすべての要素の動きを調整する制御ユニットを含んでいる。
【００１０】
パイプ１を把持するパイプ・ホルダ２０は、本発明の一実施形態によると、一対の枢動するバネ入りジョー１０と一対の固定ロッド１５とを含んでいる。各ジョー１０は固定ロッド１５の周囲で枢動する。ジョー１０をロッド１５の周囲で互いの方に向かって枢動させることによりジョー１０を閉じるために伸縮式くさび１２を使用する。油圧ピストン１３、送りねじ、または他の機械的作動手段を用いてくさび１２を駆動してもよい。下記の説明では、これらの要素をまとめて「パイプ・ホルダ２０」と呼ぶ。ジョー１０が閉じているとき、ジョー１０は、ジョー１０と対向する保持器１６により保持されたパイプ継手２と実質的に同じ軸に沿って、かつその軸と同軸にパイプを位置付ける役目を果たしている。パイプ・ホルダが二対以上のジョーを含んでいてもよいということが理解されるであろう。あるいは、パイプを把持する他の手段を使用することができるということがさらに理解されるであろう。
【００１１】
本発明によると、保持器１６は、継手２をパイプ１と実質的に同軸に保持するように適合されかつ構成されているくぼんだ凹部１１（図１０に、より明確に示す）を成している。ジョー１０を保持器１６に心合させて、結合動作がパイプ、継手、またはスリーブを不必要にゆがめたりまたは破損したりしないことを確保するためにロッド１５を使用してもよい。パイプと継手とを一緒に駆動するために、例えば、本実施形態に示すような油圧ピストン、モータ作動式送りねじ、または他の機械的、空気式、その他の手段などの任意の好適な駆動機構１７を利用してもよい。
パイプ・ホルダ２０と、継手保持器１６と、駆動機構１７とをそれらの動きを制御する制御ユニット１９に結合する。制御ユニット１９は、摺動シャフト１８上に結合されたパイプ・ホルダ２０と、シャフト１８上に取り付けられた保持器１６との間の相対運動を引き起こして、パイプ１と継手２の間の同時運動を生じさせる。本発明の一実施形態によると、保持器１６を固定位置に保持し、他方、保持器１６に向かってジョー１０を駆動する。本発明の他の実施形態によると、ジョー１０を固定しておき、他方、ジョー１０に向かって保持器１６を駆動する。
【００１２】
図２は、本発明の装置を用いて組み立て可能な一組の構成要素を示している。それらの構成要素は、プラスチック・パイプ１と、本発明で特に有用なパイプ継手２と、スリーブ３と、を含んでいる。プラスチック・パイプ１は単層または多層パイプ、特に既知のＰＥＸおよびＡｌｕ−ＰＥＸパイプであってもよく、他方、スリーブ３と継手２は金属またはプラスチックで形成してもよい。継手２は、パイプ１に対向する先細端部４を含んでいる。パイプ１に先細端部４を挿入するとき、パイプ１に先細端部４を取り付けていくにつれて、先細端部４はパイプ１の端部を徐々に拡張させる。継手２の嵌合部分の外径はパイプの内径よりも多少大きい。組み立てたとき、寸法の差が「圧入」を引き起こす。この設計はパイプの端部を拡張させるための別個の道具に対する必要性を取り除くことが理解されるであろう。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、継手は、パイプを把持してかつ接続部を封止するのにも役立つ複数の凸部５を含んでいる。凸部５を覆うようにパイプ１を取り付けるとき、パイプ１の内面はわずかに拡張して凸部５の間の凹部に入り込む。継手とシールとによるパイプの把持力をさらに向上させる。継手上に適正にパイプとスリーブとを位置付けるのを助けるために、継手２上にストッパ６が設けてあることが好ましい。継手２上には凹部７が通常設けてあり、構成要素を組み立てるのに使用される装置の保持器１６のくぼんだ凹部１１内に継手２を適正に位置付けるために使用される。
【００１４】
図３は、継手２上にパイプ１を取り付ける方法を示す部分切取側面図である。パイプ１の前端部が継手２のストッパ６に当接することが分かる。図３は、さらに継手上にパイプを取り付けるときにパイプが拡張することを示している。従来のパイプ継手と同様に、継手２の結合部分を覆うようにパイプ１を拡張させることは、パイプ１の肉厚を薄くして弱くさせる。
【００１５】
図４は、接合部上の補強スリーブ３の付加を示す部分切取側面図である。スリーブ３は、より多くのパイプ１材料を強制的に継手の凸部５の間の凹部の中に押し込んで、接合部をさらに封止する。また、スリーブ３は薄くなったパイプ部分を補強し、パイプ１が最も弱い接合部を強くする。
【００１６】
図５ａおよび図５ｂは、異なる種類の駆動機構を有する本発明の別の実施形態によるパイプ結合装置の模式図である。
図５ａは、モータ２５で駆動される送りねじ２３を用いて相対運動を行うように結合されたパイプ・ホルダ２２と継手保持器２４とを有するパイプ結合装置２１を示している。図５ｂは、油圧ピストン３３で作動されるシャフト３５を用いて相対運動を行うように結合されたパイプ・ホルダ３２と継手保持器３４とを有するパイプ結合装置３１を示している。継手にパイプを押し込む、あるいはパイプに継手を引き込むために、これらの駆動機構を使用している。別の実施形態によると、駆動機構は手動式であってもよいということを当業者は理解するであろう。
【００１７】
図６〜図１０は、本発明の一実施形態による、作動中のパイプ結合装置４０を模式的に示している。本実施形態では、パイプ・ホルダ５０と、継手保持器４６と、駆動装置（図示せず）と、制御装置（図示せず）と、を含む装置４０のすべての要素を、便利な携帯用ハウジング４５に組み込んでいる。
【００１８】
図６は、装置４０により結合する準備ができているパイプ４１と継手４２とを示している。パイプ・ホルダ５０で係合するためにパイプ４１を配設している。装置の継手保持器４６に継手４２を設置している。保持器４６のくぼんだ凹部５８（図１０で最も明確に分かる）で係合するために、継手上に凹部４７を設けてもよい。保持器４６は、パイプ・ホルダ５０のパイプ４１と実質的に同軸上に、継手４２を選択された方向に保持する。スリーブ４３が必要であるとき、図示するようにパイプ４１上にスリーブを摺動自在にあらかじめ取り付けてある。スリーブ４３の内径はパイプ４１の外径よりもわずかに大きい。パイプ４１の端部を継手の先細端部４４に滑り込ませる。結合動作が開始されるまで、パイプ４１は、開位置における一対のジョー５０’および５０”としてここに示したパイプ・ホルダ５０上に載置されていてもよい。パイプ４１にしっかりと係合するけれどもパイプ４１を押しつぶすことのないようにするために、パイプ４１の方を向いているジョー５０’の内面の一部分はアーチ形の形成表面５１を含んでおり、ジョー５０”は相補的なアーチ形の形成表面５１’を含んでいる。
【００１９】
図７は、パイプ・ホルダ５０のジョー５０’と５０”とによりきつく把持されたパイプ４１を示している。ジョーのアーチ形表面５１、５１’による係合は、ジョーと保持器４６の間の相対運動で継手にパイプ４１を押しつけるときでも、滑ることなく、さらにゆがむこともなくパイプ４１を保持できるくらい強い。パイプの移動によりスリーブ４３を継手４２の方へ移動させる。
【００２０】
図８に示すようにパイプの前縁部が継手上のストッパ５６に当接すると、相対運動を継続するのに必要な動力量が劇的に増加する。内蔵型制御装置はこの増加を検知して、ジョー５０’と５０”とを開いてパイプ４１から引き離すようにして、その結果、パイプに作用するそれらの把持力を緩める。あるいは、装置４０は、パイプの前縁部がいつストッパ５６に当接するかを検知する光学センサ、リミット・スイッチなどのような他の手段を含んでいてもよいことが理解されるであろう。あるいは、阻止部材の代わりに、いつ満足できるように継手上にパイプが設置されているかを判断する他の手段を利用してもよい。
【００２１】
パイプ上に補強スリーブを取り付けてある図示の実施形態では、制御装置は、ジョーを開いてパイプ４１から離していく引き離しを、アーチ形表面５１と相補的なアーチ形表面５１’との断面がスリーブ４３の外径を超えない位置までに制限する。ここで、制御装置は、図９に示すように、わずかに緩められたジョーに継手４２に向かうそれらの相対運動を継続させる。装置動作のこの段階の間、ジョー５０’と５０”との先頭表面がスリーブ４３の後端部に当接して、継手の把持凸部５（図２に示す）を実質的に覆っているパイプの末端部上にスリーブ４３を押し込む。スリーブ４３の前縁部が、ジョーの先頭表面が保持器４６に当接する所定の位置にあるとき、あるいはスリーブ４３の前縁部がストッパ５６に当接するとき、相対運動を継続するのに必要な動力が再び劇的に増加する。制御装置はこの増加を検知して、ジョーにそれらの相対的前進運動を停止させ、ジョーを開いて完全に引き離して、もとの位置にジョーを移動させる。図１０に示すように、ここでパイプ・ホルダ５０は完全に開いて、継手４２に結合したパイプ４１を装置から取り外すことができる。
【００２２】
あるいは、装置４０は、スリーブ４３の前縁部がいつストッパ５６に当接するかを検知する光学センサ、リミット・スイッチなどのような他の手段、またはスリーブ４３がいつ所定の位置にあるかを示す手段でありかつストッパ以外の手段、を含んでいてもよいことを当業者は理解するであろう。
【００２３】
クリンピング動作が必要であるとき（図示せず）、制御装置は、相対運動を継続するのに必要な動力が劇的に増加することを検知して、ジョー５０’と５０”とを開いてパイプ４１から引き離すようにする。制御装置は、ジョーをスリーブ４３から離していく引き離しを、アーチ形表面５１と５１’との断面がスリーブ４３の外径をわずかに超える位置までに制限する。
装置動作のこの段階では、制御装置は、スリーブ４３を実質的に覆うように、またはスリーブ４３の周囲を実質的にぐるりと囲むようにパイプ・ホルダを移動させる。本発明の本実施形態によると、ジョー５０’と５０”とが必要に応じてスリーブ４３を実質的に覆うように位置し、かつスリーブ４３の周囲を実質的にぐるりと囲むように位置するまで（図示せず）、またはジョー５０’と５０”とがストッパ５６に当接するまで、ジョー５０’と５０”とがそれらの相対運動を継続できるように保持器４６を適合させかつ構成している。所定の位置にあるとき、制御装置はパイプ・ホルダ５０にスリーブ４３をはさませて、スリーブ４３をクリンピングさせる。制御装置は、ここで、パイプ・ホルダ５０を完全に開かせて、ジョーをもとの位置に移動させる。クリンピングされたスリーブを有する結合されたパイプと継手との組立体を装置から取り外すことができる。
【００２４】
本発明は、限られた個数の実施形態に関して説明されたが、本発明の多数の変形、変更、および他の応用が行われてもよいことが理解されるであろう。本発明は、単に例示として本明細書で上述した内容には限定されないということがさらに理解されるであろう。むしろ、本発明は以下に示すクレームによってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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