(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックパイプの両端を閉塞し、該プラスチックパイプ内を真空ポンプにより減圧し、この減圧により収縮したプラスチックパイプの端部を、該プラスチックパイプの端部を閉塞する閉止板とともにジョイント部に挿入し、該プラスチックパイプ内を大気圧に戻すことにより、閉止板をジョイント部内に残した状態でプラスチックパイプとジョイント部とを接合することを特徴とするプラスチックパイプの接合方法。
【請求項２】
前記プラスチックパイプは、接合端に溝又はテーパ又はスプラインを有することを特徴とする請求項１記載のプラスチックパイプの接合方法。
【請求項３】
プラスチックパイプに、スリットを有するとともに内面に雌ねじ部を形成した縮径可能なジョイント部を挿入し、該ジョイント部の雌ねじ部に外周部に雄ねじを有する固定部材を螺合し、前記ジョイント部の挿入部を拡径することによりプラスチックパイプとジョイント部を接合することを特徴とするプラスチックパイプの接合方法。
【請求項４】
前記プラスチックパイプは、接合端に溝又はテーパ又はスプラインを有することを特徴とする請求項３記載のプラスチックパイプの接合方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプラスチックパイプの接合方法により接合されたプラスチックパイプとジョイント部。
【請求項６】
プラスチックパイプの両端を閉塞する閉止板と、該閉止板の一端に接続され前記プラスチックパイプの内部を減圧する真空ポンプと、前記プラスチックパイプを減圧した状態でこの減圧により収縮したプラスチックパイプの端部を、該プラスチックパイプの端部を閉塞する閉止板とともにジョイント部に挿入した後に、プラスチックパイプ内を大気圧に戻すことにより閉止板をジョイント部内に残した状態でプラスチックパイプとジョイント部とを接合するための真空弁とを備えたことを特徴とするプラスチックパイプの接合装置。
【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パイプの接合方法及び装置に係り、特に繊維強化プラスチックパイプを接着又は圧入によることなく接合することができるプラスチックパイプの接合方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維強化プラスチックパイプは、建築用ラーメン構造や回転機械の繊維強化軸等に用いられている。繊維強化プラスチックパイプは、複数のものを接合して長尺にして用いられる。また、回転機械の回転軸に繊維強化プラスチックパイプを使用する場合には、軸と継手とを接合したり、軸相互を接合することが行われている。
繊維強化プラスチックパイプを接合する場合には、接着によって接合するか、圧入によって接合することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、繊維強化プラスチックパイプを接着によって接合する場合には、接合の信頼性が低く、伝達荷重や伝達トルクが小さいという問題点があった。また、接合作業の後に使用するまでに接着剤の硬化時間を必要とするか、あるいは加熱硬化が必要となり、作業性が良くないという問題点があった。
【０００４】
また、繊維強化プラスチックパイプを圧入によって接合する場合には、高荷重が必要なため、工事等大きな加圧装置での施工が必要であるという問題点があった。
【０００５】
本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、プラスチックパイプを接着や圧入によることなく接合することができ、接合部の安定した強度を確保することができるとともに簡易に接合することができるプラスチックパイプの接合方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明のプラスチックパイプの接合方法の第１の態様は、プラスチックパイプの両端を閉塞し、該プラスチックパイプ内を真空ポンプにより減圧し、この減圧により収縮したプラスチックパイプの端部を、該プラスチックパイプの端部を閉塞する閉止板とともにジョイント部に挿入し、該プラスチックパイプ内を大気圧に戻すことにより、閉止板をジョイント部内に残した状態でプラスチックパイプとジョイント部とを接合することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のプラスチックパイプの接合方法の第２の態様は、プラスチックパイプに、スリットを有するとともに内面に雌ねじ部を形成した縮径可能なジョイント部を挿入し、該ジョイント部の雌ねじ部に外周部に雄ねじを有する固定部材を螺合し、前記ジョイント部の挿入部を拡径することによりプラスチックパイプとジョイント部を接合することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明のプラスチックパイプとジョイント部は、第１の態様及び第２の態様のプラスチックパイプの接合方法により接合されたものである。
また、本発明のプラスチックパイプの接合装置は、プラスチックパイプの両端を閉塞する閉止板と、該閉止板の一端に接続され前記プラスチックパイプの内部を減圧する真空ポンプと、前記プラスチックパイプを減圧した状態でこの減圧により収縮したプラスチックパイプの端部を、該プラスチックパイプの端部を閉塞する閉止板とともにジョイント部に挿入した後に、プラスチックパイプ内を大気圧に戻すことにより閉止板をジョイント部内に残した状態でプラスチックパイプとジョイント部とを接合するための真空弁とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、プラスチックパイプ両端に閉止板を取付け、閉止板の片側より真空ポンプでパイプ内面を減圧する。減圧することでパイプの外径が収縮する。収縮したパイプ外径と同一寸法にしたジョイント部内径にパイプ端部を挿入後、真空弁を開放してパイプ内面を大気圧とする。パイプ外径は膨張しようとするため、パイプ外面とジョイント内面が接触してジョイント部分内径に反力が働き、摩擦係数×反力にて荷重伝達が可能となる。なお、接合部分の取り外しはパイプ内面を減圧することで容易に行うことができる。
【００１０】
本発明によれば、工場での接合の必要がなく、減圧量で定量的に接合部の強度を設定することができる。さらに接合部の端部に溝あるいはテーパを形成することにより、大きな軸方向荷重に耐えることができ、さらに周方向にスプライン溝を付けることで大きなねじり荷重に耐えることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、プラスチックパイプの端部に、内面に雌ねじを有するとともに中心軸方向にスリットを形成した円筒状のジョイント部を打ち込む。このとき、ジョイント部はスリットにより縮径するため、ジョイント部はプラスチックパイプの端部に容易に挿入できる。この状態で、ジョイント部に、外周部に雄ねじを有する固定部材をねじ込む。これにより、ジョイント部の挿入部は拡径するため、プラスチックパイプの内径を広げ、プラスチックパイプとジョイント部とを接合することができる。パイプ内径は収縮しようとするため、パイプ内面とジョイント部の外面が接触してジョイント部の外径に圧力が働き、摩擦係数×圧力にて荷重伝達が可能となる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の第１の態様におけるプラスチックパイプの接合方法及び装置の実施例を図１乃至図６を参照して説明する。
【００１３】
図１はプラスチックパイプの接合装置を示す概略図である。プラスチックパイプの接合装置は、繊維強化プラスチックパイプ１の両端を閉塞するパッキン２ａ，２ａを有した閉止板２，２と、閉止板２の一端に接続され繊維強化プラスチックパイプ１の内部を減圧する真空ポンプ３と、繊維強化プラスチックパイプ１の内部を大気圧に戻す真空弁４とから構成されている。
【００１４】
次に、上記装置を使用した繊維強化プラスチックパイプの接合方法を図１及び図２を参照して説明する。
まず、図１に示すように繊維強化プラスチックパイプ１の両端を閉止板２，２によって閉塞する。次に、真空ポンプ３を作動させて繊維強化プラスチックパイプ１の内部を減圧することによりパイプ外径を収縮させる。そして、図２に示すように収縮したプラスチックパイプ１の外径と略同一寸法の内径を有するジョイント部材５を用意し、ジョイント部材５にプラスチックパイプ１の端部を挿入する。
【００１５】
次に、真空弁４を開放してプラスチックパイプ１内を大気圧に戻す。これによりプラスチックパイプ１の外径は膨張しようとするため、プラスチックパイプ１とジョイント部材５の内面が緊密に接触してジョイント部分内径に反力（Ｆ）が働き、摩擦係数（μ）×反力（Ｆ）にて荷重伝達が可能となる。
【００１６】
図３は本発明の第２実施例を示す図であり、図３（ａ）はプラスチックパイプの接合部の断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部詳細を示す図である。本実施例においては、ジョイント部材５には環状溝５ａが形成されている。プラスチックパイプ１は図１に示すものと同様である。なお、プラスチックパイプ１の両端部にある閉止板は図示されていない。
【００１７】
本実施例によれば、図１に示すようにプラスチックパイプ１の内部を減圧することにより、収縮したプラスチックパイプ１の端部をジョイント部材５に挿入した後に、プラスチックパイプ１内を大気圧に戻すと、プラスチックパイプ１が外方に広がって環状溝５ａ内にふくらむ。この結果、図３（ｂ）に示すようにジョイント部材５の環状溝５ａのエッジ部５ｅにプラスチックパイプ１のふくらんだ部分が係合し、軸方向の大きな荷重に耐えることができる。
【００１８】
図４は本発明の第３実施例を示す断面図である。本実施例においては、プラスチックパイプ１の端部に環状突起１ａ，１ａを形成している。一方、ジョイント部材５には環状溝５ａが形成されている。
【００１９】
本実施例によれば、図１に示すようにプラスチックパイプ１の内部を減圧することにより、収縮したプラスチックパイプ１の環状突起１ａをジョイント部材５の環状溝５ａに挿入した後に、プラスチックパイプ１内を大気圧に戻すと、ジョイント部材５の環状溝５ａにプラスチックパイプ１の環状突起１ａが嵌合される。この結果、環状突起１ａと環状溝５ａの端面相互が係合するため、軸方向の大きな荷重に耐えることができる。なお、プラスチックパイプ１を減圧した際には、環状突起１ａの外径は、ジョイント部材５の被挿入側の最小内径と略同一寸法になるように設定されている。
【００２０】
図５は本発明の第４実施例を示す断面図である。本実施例においては、プラスチックパイプ１の端部にテーパ状突起１ｂ，１ｂを形成している。一方、ジョイント部材５にはテーパ状溝５ｂが形成されている。
【００２１】
本実施例によれば、図１に示すようにプラスチックパイプ１の内部を減圧することにより、収縮したプラスチックパイプ１のテーパ状突起１ｂをジョイント部材５のテーパ状溝５ｂに挿入した後に、プラスチックパイプ１内を大気圧に戻すと、ジョイント部材５のテーパ状溝５ｂにプラスチックパイプ１のテーパ状突起１ｂが嵌合される。本実施例によれば、テーパ状突起１ｂの外周面とテーパ状溝５ｂの内周面が緊密に係合するため、軸方向の大きな荷重に耐えることができる。なお、プラスチックパイプ１を減圧した際には、テーパ状突起１ｂの最大外径は、ジョイント部材５の被挿入側の最小内径と略同一寸法になるように設定されている。
【００２２】
図６は本発明の第５実施例を示す図であり、図６（ａ）はプラスチックパイプの接合部の断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩ（ｂ）−ＶＩ（ｂ）線断面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＢ部詳細を示す図である。本実施例においては、ジョイント部材５には、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように軸方向に沿ってスプライン溝５ｃが形成されている。プラスチックパイプ１は図１に示すものと同様である。
【００２３】
本実施例によれば、図１に示すようにプラスチックパイプ１の内部を減圧することにより、収縮したプラスチックパイプ１の端部をジョイント部材５に挿入した後に、プラスチックパイプ１内を大気圧に戻すと、プラスチックパイプ１が外方に広がってスプライン溝５ｃ内にふくらむ。この結果、図６（ｃ）に示すようにジョイント部材５のスプライン溝５ｃのエッジ部５ｆにプラスチックパイプ１のふくらんだ部分が係合し、大きな円周方向の力に耐えることができ、大きな伝達トルクを伝えることができる。
【００２４】
以上のように図１乃至図６に示す方法によれば、工場での接合の必要がなく、減圧量で定量的に接合部の強度を設定することができる。なお、接合部分の取り外しはパイプ内面を減圧することで容易に行うことができる。
【００２５】
次に、本発明の第２の態様におけるプラスチックパイプの接合方法の実施例を図７及び図８を参照して説明する。
本実施例においては、図７に示すように繊維強化プラスチックパイプ１１と、ジョイント部材１２と、固定部材１３とが使用される。ジョイント部材１２は挿入部１２ａとフランジ部１２ｂとからなり、挿入部１２ａには中心軸方向にスリット１２ｓが形成されている。またジョイント部材１２の内面には雌ねじ１２ｃが形成されている。前記挿入部１２ａの外径はパイプ１１の内径よりやや大きく設定されている。そして、固定部材１３の外周部には雄ねじ１３ａが形成されている。
【００２６】
本実施例によれば、図８に示すようにプラスチックパイプ１１の端部に、内面に雌ねじ１２ｃを有するとともに中心軸方向にスリット１２ｓを形成した円筒状のジョイント部材１２を打ち込む。このとき、ジョイント部材１２はスリット１２ｓにより縮径するため、ジョイント部材１２はプラスチックパイプ１１の端部に容易に挿入できる。この状態で外周部に雄ねじ１３ａを有する固定部材１３をジョイント部材１２にねじ込む。これにより、ジョイント部材１２の挿入部１２ａは拡径するため、プラスチックパイプ１１の内径を広げ、プラスチックパイプ１１とジョイント部材１２とを接合することができる。プラスチックパイプ１１の内径は収縮しようとするため、パイプ１１の内面とジョイント部材１２の外面が接触してジョイント部の外径に圧力が働き、摩擦係数×圧力にて荷重伝達が可能となる。
【００２７】
図７及び図８に示す方法によれば、工場での接合の必要がなく、寸法の管理で定量的に接合部の強度を設定することができる。さらに接合部の端部に溝あるいはテーパを形成することにより、より大きな軸方向荷重に耐えることができ、さらに周方向にスプライン溝を付けることで大きなねじり荷重に耐えることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、繊維強化プラスチックパイプの接合を容易に行うことができるとともに接合部分の安定した強度を確保できる。また、容易に接合荷重を計算でき、かつ接合後ただちに使用できる。さらに、接合部分の取り外しはパイプ内面を減圧することで容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラスチックパイプの接合装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の態様におけるプラスチックパイプの接合方法の第１実施例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るプラスチックパイプの接合方法の第２実施例を示す図であり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部詳細図である。
【図４】本発明に係るプラスチックパイプの接合方法の第３実施例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るプラスチックパイプの接合方法の第４実施例を示す断面図である。
【図６】本発明に係るプラスチックパイプの接合方法の第５実施例を示す図であり、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩ（ｂ）−ＶＩ（ｂ）の線断面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＢ部詳細図である。
【図７】本発明の第２の態様におけるプラスチックパイプの接合方法の実施例を示す分解断面図である。
【図８】本発明の第２の態様におけるプラスチックパイプの接合方法の実施例を示す組立断面図である。
【符号の説明】
１        プラスチックパイプ
２        閉止板
３        真空パイプ
４        真空弁
５        ジョイント部材
１１    プラスチックパイプ
１２    ジョイント部材
１３    固定部材
【図１】
0003547244.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003547244.tif 000008
【図８】
0003547244.tif 000009