JP2005144556A - プレス工具 - Google Patents

Abstract

【課題】ジョイント金具を、狭い場所でも、パイプに押圧できるプレス工具を提供する。
【解決手段】ジョイント金具（２）内に挿入されたパイプ（３）上に、該ジョイント金具（２）の工具受部（１）を押圧するプレス工具において、該工具受部（１）は被押圧部（４、２１）を有し、該被押圧部（４、２１）の外形は周方向に略一定曲率である。該プレス工具は一対プレス体（５）を有し、各該プレス体（５）は該被押圧部（４、２１）に対応する押圧域（７、２４）を有する。各該プレス体（５）の端部が、該プレス工具が閉じた状態で、互いに当接する。該一対のプレス体（５）の少なくとも一つが弾性変形可能であり、プレス工具が非荷重状態で、該押圧域（７、２４）は、工具受部の外形と比較して、周方向に曲率が異なる。一方、プレス工具が閉じた押圧状態にある時は、該押圧域（７、２４）は、被押圧部（４、２１）の外形に対応して、周方向に略一定曲率である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ジョイント金具の工具受部を、その工具受部の内部に挿入したパイプに押圧するプレス工具に関する。その押圧される工具受部の外径は、周方向に一定の曲率であり、予め定めた許容形状内にある。

ジョイント金具を、例えば金物又は連結ピースを、冷間加工でパイプに結合するために、プレス工具が、ジョイント金具の工具受部周りに配置される。駆動力が、駆動装置によりプレス工具に加えられて、プレス工具により圧縮力が、パイプが挿入されている工具受部上に作用する。その圧縮力により、工具受部が、挿入されたパイプから外れないような形になる。

一般的に、縦方向及び捩り方向力を伝える少なくとも一つの押圧部に加えて、工具受部は、ジョイントをシールするシール部を有する。工具受部はパイプ上に押圧されて、シールを形成する。ジョイントが定格小径ＤＮ（ドイツ標準）の場合には、基本的に多角形の狭い刻込み域が設けられて、ジョイントをシールする。

パイプとジョイント金具との間で、一般的には、ジョイントが、パイプに面するガスケットによりシールされる。そのガスケットは、工具受部のシール部の内側に配置される。固定し安定してシールするために、第一に、ガスケットの弾性圧縮応力が、パイプと工具受部とに周方向に一様に分配されること、第二に、ガスケットが潰れて破壊するのを防ぐことが重要である。その一様な圧縮応力は、工具受部が押圧される時に、シール部がその周方向に一様な形状であることが必要である。それ故、そのジョイント金具のメーカーは、それを押圧する工具受部に対して、特別な方法で形状許容量を、例えば円形又は円筒形許容量を決めている。形状許容量は、特に、シール域の各外形に関係し、又、全被押圧域の外形に関係する。

特に、鋏状ジョイント用クランプが、慣用的に知られていて、一端で口が開いていて、他端が駆動装置に固く連結されており、５４ｍｍまでの定格直径ＤＮのパイプジョイントを押圧してシールする。より大きい定格直径ＤＮのパイプジョイントの場合は、一般的に、プレスチェーン又はプレスリングが、ジョイント金具を押圧するために配置される度に、対応する駆動装置から外す必要がある。

特許文献１は、パイプジョイントを押圧するジョイント用クランプを開示している。ジョイント用クランプは、一対のプレスレバーを有し、その各々の一端に、略剛体のプレスジョーが設けられている。プレスレバーはケースに軸で取付けられて、連結板上で互いに反対方向に枢動する。その工具は閉じた状態では、略円筒のプレスであり、目的物に押圧の間は組み付けられ、一対のプレスジョーにより形成されている。そのジョイント用クランプは、所定寸法のために、実用的には、狭い場所では、取り扱いが不便であることが判明している。特に、家庭使用のパイプラインを設置する場合に、壁や床に近い場所に設置される金物については、そのジョイント用クランプの取り扱いが殆ど不可能である。又、床に特に近い場合には、小さい対象物又は建築現場の破片が、ジョイント用クランプが完全に閉じるのを妨げて、パイプジョイントが不具合となる惧れがある。又、口のように開いているジョイント用クランプの端部を、操作者が見ずらいので、そのジョイント用クランプは、一対のプレスジョーが完全に閉じるのを確認する特別なデバイスが設けられるものが知られている。
ＤＥ９４１４０５４−Ｕ１

この発明の目的は、前述の従来技術の欠点を除いて、壁や床面から近い場所でも、ジョイント金具をパイプ上に安全に確実に押しつけるプレス工具を提供することである。

工具受部内に挿入されたパイプ上にジョイント金具の工具受部を押圧するプレス工具であって、一対のプレス体を有し、それらの要素は互いに対して動くように連結されている。工具受部は少なくとも一つの断面は、押圧工程により形成されて、その断面の外形は周方向に略一定な曲率であり、所定の形状許容量内であり、例えば円形度、円筒度で所定許容範囲内にある。各プレス体は、互いに相対する側で、その断面を有する。

プレス工具が開いた状態では、プレス体の少なくとも一対の相対する面は、互いに十分離れていて、プレス工具は、工具受部上に押しつけられる。工具受部上に押しつけるために、駆動力がその工具に加えられて、先端が互いに近づくように動く。工具受部上にあるプレス体が、互いに近づく方向に動くと、工具受部が、パイプに対して押されて冷間加工される。相対する端部が当接して、プレス工具がそれ以上動かなくなり、閉じた状態になって、押圧工程が終了する。

この発明に従って、一対のプレス体の少なくとも一つが、弾性変形可能であり、特に弾力的に曲がって、プレス体に作用する力が押圧工程中に変化すると、押している部分が変形する。プレス工具が静止状態で開いた押圧域は、工具受部の外形と比較して、周方向に曲率（曲率半径の逆数）が異なっている。一方、プレス工具が閉じた押圧状態にあり押圧域が工具受部を押している時は、工具受部の外形に対応して、周方向に略一定曲率である。

ジョイント金具とパイプとは、塑性変形加工後に多少スプリングバックがある材料から通常作られている。プレス工具が閉じた押圧状態では、工具受部に隣接する押圧域は、理想的な曲率より幾らか曲率が大きくなり、略一定の曲率である。これにより、工具受部の外形が、押圧工程後に、許容形状寸法を越えないようにできる。

この発明によるプレス体は、真に剛体ではなく、押圧中にプレス体に作用する荷重により弾性変形する。その弾性変形は、駆動力による、一対のプレス体に生じる力により、押圧される工具受部の反力によって、起こる。その弾性変形は、プレス体の設計において、特に押圧域の形状において考慮される。このために、非荷重状態にある押圧域の曲率は、押圧される部分の外形の一定曲率から異なっている。この発明によるプレス体では、真の剛性ではなく、弾性変形するように意図されているので、より小型な、コンパクトな、より軽いプレス工具が提供できて、それによって、パイプ断面が許容外形寸法以内に戻るように押圧され得る。

押圧工程中に押圧域の形状変化が可能なので、押圧工程について、独立に特別に影響与えることができる。工具受部が押圧される時に、押圧に必要な変形可能量と、プレス体の弾性変形に必要な仕事量とは、押圧の間、駆動力がかかる範囲にできるだけ一様に分布され、駆動力のピーク値を減らすようにする。一方、プレス工具の耐久性と長期間の寸法維持が、その効果で改善される。また、そのプレス工具の寸法を小さくできて便利である。更に、そのようなプレス工具は、より小動力の駆動装置で作動可能である。

弾力変形可能プレス工具の場合には、プレス体寸法と押圧域形状とは大いに関係がある。弾力変形可能プレス体の形状は、入念な計算と、各プレス体の試験と修正とを繰り返して、特に押圧域で決められる。押圧域の中央部を通る、プレス工具の閉鎖面に平行な領域における押圧と、引き続くプレス体の曲げが開始して、押圧域の二つのエッジ部分により加工が始まる。この一連の加工工程により、この発明の目的を達成することが判明した。断面が押圧されると、押圧域が被押圧部の外形からずれている部分によって、押圧域の形が徐々に修正されて、押圧域の特別な形が決まる。

好ましくは、プレス工具の一対のプレス体は、同じ形をしていて、この発明に従って変形可能であって、その押圧域は、その工具が閉じた状態の時に、押圧中に機械的荷重がかかると外形に対応した形になる。

この発明のある好適実施例では、一対のプレス体はシャックル形であり、一本の軸ピンにより一端でヒンジ結合している。他端では、各プレス体の端部が力を与える部分と工具の前進を止める停止面とを有する。この実施例の特徴は、簡明なデザインであり、一対の弾力的に曲がるプレス体の精密にガイドされた動きである。

シールのための一定曲率の部分に加えて、ジョイント金具は通常、ジョイント金具をパイプに離脱しないように結合する部分を更に有する。例えば、比較的小さい定格直径の工具受部の場合に、六角形に形成された刻込み域が更に設けられる。定格中径や大径の場合には、離脱しないように結合する部分は、押圧した状態で、一定曲率であり、円筒形でも良い。対応するプレス体は、その離脱できないように結合する部分に対応した押圧域を有する。その押圧域に関連して、プレス体の弾性変形は同様に考慮される。

シャックル状プレス体を有するヒンジ付プレス工具の場合には、ある実施例では、各押圧域は複数のセグメントにより形成される。各セグメントは周方向に接するように順次設けられる。各セグメント内では一定の曲率であり、曲率中心はセグメントにより別の位置になる。そのようなプレス工具の場合には、押圧域が閉じた非荷重状態で、被押圧部の外形と相違して、プレス工具の閉じた面と垂直な内径は、プレス工具の閉じた面と平行な内径より小さい。

この発明の実施例は、図面を参照して、以下により詳細に説明される。

図１は、本発明によるプレス工具の実施例を斜視図で示し、そのプレス工具はジョイント金具２に対して配置されている。ジョイント金具２の一端にパイプ３が挿入される。

ここに図示したプレス工具は一対のプレス体５を有し、それらは互いに同じ形であり、基本的には延設したシャックル状である。力入力域１７と停止面２０とが、一対のプレス体５の各々の一端に設けられる。テンションジョーが一対の力入力域１７に適用されて、駆動装置に連結される。テンションジョーを介してプレス工具に駆動力が加えられて、ジョイント金具２をパイプ３上に押しつける。他端では、その一対のプレス体５が、共通の軸ピン１８により互いにヒンジ結合される。

ここで示したジョイント金具２は、銅金物（KIWA-DVGW）であり、定格直径ＤＮ１８で、“Viega, Franz Viegner II, D-57428 Attendorn”から供給されたものである。 ジョイント金具２は両側に工具受部１を有し、工具受部１は同じ定格直径のパイプ３に対応する形状である。パイプ３は、例えば、１．５ｍｍの壁厚の銅管であり、ジョイント金具２の一端に、その金物に設けられた停止部材に止まるまで挿入される。

ジョイント金具２の工具受部１は、図１に図示されていて、非押圧の最初の状態であり、基本的に回転対称形である。工具受部１が非押圧状態で、パイプ３は未挿入である。工具受部１は、シール部（被押圧部）４と、二つの第二被押圧部２１と、二つの刻込み部２２を有する。シール部４は半環状面形状の張出胴である。第二被押圧部２１はシール部４の両側に位置する。各刻込み部２２は第二被押圧部２１に隣接して位置する。シール部４は、有用な張出胴を有して、環状曲線形であり、その内面にガスケット１９（その一部が図示されている）が設けられる。

もう一方の工具受部は、図１では、適用されたその工具により大部分が隠れているが、押圧前の最初の状態にある。プレス工具はその工具受部周りを略完全に掴んで、その上に載っている。駆動力を作用させると、プレス工具は押圧状態になる。両側の駆動力が、テンションジョーを介して、力入力域１７に加えられる。テンションジョーは、この工具に適用されるが、図１には図示されていない。

両側の駆動力は、この実施例では、例えば６００００〜６５０００Ｎ（ニュートン）であり、一対のプレス体５は閉じる方向に動いて、ヒンジ結合のプレス体５は、それらの停止面２０で互いに当接する。

互いに閉じる方向に動く一対のプレス体５により、更に加工力が工具受部１にかかって、その部分は、塑性変形して、パイプ３に押圧されて、離脱しなくなる。もう一方の工具受部を加工している間に工具に作用する機械的荷重により、従来の結合クランプである略剛体のプレスジョーと相違して、プレス体は荷重に対して弾性変形をする。各プレス体５の弾性変形の量と形状とは、その剛性と、一端にかかる駆動力と、共通軸ピン１８側に作用する力と、加工に抵抗する工具受部の反力により決まる。

二つの第二被押圧部２１と二つの刻込み部２２とは、プレス工具の押圧時に、ここでは円筒形又は六角形になるよに形成されている。パイプ３に対して、第二被押圧部２１は摩擦結合を形成し、刻込み部２２はロック結合する。ジョイント金具２とパイプ３に加工される六角形により、定格小径ＤＮのジョイントでは、小さい又は中程度の引張力では抜けない。より大径定格径ＤＮの場合には、刻込みリングがジョイントを固定する。刻込みリングが通常、金物とその金物に挿入されるパイプとの間に配置される。その金物の工具受部は、刻込みリング周りに配置される固定域を有する。その固定域は、押圧中に、所定の円筒度以内で、外形が加工されて、刻込みリングに特別な圧縮力を及ぼす。

一方、ジョイント金具２がパイプ３に押圧される時に、シール部４の環状張出胴は、ガスケット１９をパイプ３と張出胴との間で適切に弾性変形させ、ガスケット１９にはプレストレスがある程度かかる。プレストレスがかかったガスケット１９は、一方でパイプ３に、他方で張出胴に圧縮力を及ぼす。ガスケット１９による圧縮力は、ジョイントのシールに非常に重要である。

一対のプレス体５の二つの停止面２０が、駆動力が加えられ、互いに当接すると、プレス工具は締め付け位置になり、押圧工程は完了して、ジョイント金具２は抜けないように結合されて、パイプ３を押圧された工具受部１によりシールする。

ジョイント金具とパイプとの間の結合品質と信頼性は、押圧される工具受部１の外形寸法により従来の方法で評価される。刻込み部２２に刻込みされる六角形の辺の長さが、２３．１〜２３．６ｍｍの範囲にあれば、その圧縮ジョイントが抜けないように、メーカーは保証できる。シール部４の外形寸法が、所定形状許容値内であれば、そのジョイントのシール性は、ガスケット１９の弾性変形量により、従って、ガスケットによりジョイント金具２とパイプ３とにかかる圧縮力により評価できる。一方、その外形寸法が、所定形状許容値を超えていれば、メーカーは保証できない。この実施例では、例えば、環状張出胴の最大直径部の直径について、２４．７〜２５．２ｍｍの円形度許容値がメーカーにより特定されている。

図２は、図１に示すプレス工具の上側プレス体５の斜視図である。プレス体５の端部には、停止面２０と力入力域１７（図１にのみ図示）とが設けられている。他端では、連結部２３が設けられ、そこでは、軸孔が形成されて軸ピン１８（図１にのみ図示）を受け入れる。停止面２０と連結部２３との間には、他方のプレス体に面する側で、プレス体５は、環状押圧部７と、二つの円筒押圧部２４と、二つの六角形押圧域２５とを有する。押圧域２５の両端付近で、狭い平らな端域（付加リセス）２６が設けられる。平らな端域２６はプレス体５の付加部分として形成され、平らな端域２６に連なる端部は、環状押圧部７と円筒押圧部２４とは違う方向に向いていて、丸い形状である。

図２では、プレス体５は開いた状態にあり、押圧部分が見えている。環状押圧部７は図１のシール部に対応し、二次元的曲面であり、この場合は、周方向で３個の異なった曲率を有する。二つの円筒押圧部２４は、図１の第二被押圧部２１に対応していて、環状押圧部７の両側に配置されている。円筒押圧部２４は周方向曲面であり、同様に３個の異なった曲率部分を有する。その３個の異なった曲率部分を有する二つの円筒押圧部２４に近接して、六角形押圧域２５が配置されて、各プレス体では六角形の半分の形であり、図１の刻込み部２２に対応している。平らな端域２６は、一つは環状押圧部７、２４と停止面２０の間に設けられ、もう一つは環状押圧部７、２４と連結部２３との間に設けられて、ここでは長さが相違している。

図３は、図１のプレス工具の閉じた状態を示す詳細図であり、環状押圧部７、２４、２５は断面で図示されている。一対のプレス体５の押圧域７、２４、２５と各平らな端域２６とは、閉鎖面６に対して鏡対称に配置されている。非作動状態では、その工具は、機械的荷重がかかっていないので、プレス体５とその押圧域７、２４、２５は弾性変形していない。

環状押圧部７は、中央セグメント１０とジョイントピン側のセグメント１１と、停止部材側のセグメント１２とで構成される。それらのセグメントは接線で移行してつながっている。各セグメント１０、１１、１２は周方向に異なった曲率を有する。中央セグメント１０は１２０°以上の角度の範囲に渡っており、ジョイントピン側のセグメント１１及び停止部材側のセグメント１２の角度範囲の数倍である。セグメント１１、１２は、約２２°の角度範囲以上である。

中央セグメント１０は、環状面の頂上域で、周方向で１２．３５ｍｍの曲率半径１４であり、一方、ジョイントピン側のセグメント１１および停止部材側のセグメント１２の曲率半径１５、１６は順に１２．４５ｍｍ、１２．５５ｍｍである。又、曲率半径１４の中心は、閉鎖面６から０．３ｍｍのずれ１３がある。従って、その工具が非押圧状態では、環状押圧部７のバナナ形状は、曲率（曲率半径の逆数）が大きくなっている。ジョイントピン側のセグメント１１および停止部材側のセグメント１２の曲率半径１５、１６の中心は、閉鎖面６からずれている。二つの環状押圧部７のこの特別な形状により、このプレス工具が閉じた状態で、開口方向８即ち閉鎖面６に対して垂直方向の内径は、開口方向９の内径より小さい。開口方向９は、閉鎖面６に対して約１５°傾斜している。

円筒押圧部２４は、工具受部１の第二被押圧部２１に対応していて、同様に三個の連続セグメントを有している。それのセグメントは互いに相違する曲率半径であり、その曲率半径の中心は環状押圧部７の曲率半径の中心と一致する。押圧域２５は六角形の半分の形状である。

一方、定格直径ＤＮ１８の従来技術の剛体ジョー、即ち、プレスジョー１８（モデル番号２２９９２）は、“Viega, Franz Viegner II, D-57428 Attendorn”から供給されたものであり、一定曲率の単一セグメントを有し、その曲率半径は１２．３５ｍｍである。非押圧嵌着状態では、その押圧域の形状は、押圧工具受部の外形の許容値内にある。

図４は、非押圧状態と、閉じた押圧状態との、プレス体内形寸法の比較を示す。実線２７は、押圧域に関し、非押圧状態のプレス体内形を示す。一方、鎖線２８は、同じプレス体の閉じた押圧状態の内形を示す。そのプレス工具により、シーリング部と被押圧部とを有する受具部は、例えばGeopress 社の金物番号20−63（定格直径５０）について、許容円筒形を維持して押圧される。閉じた押圧状態とのプレス体の押圧域は、シーリング部又は被押圧部を押しているが、図４にはプレス体は図示していない。その押圧域において、鎖線２８は略一定曲率であり、シーリング部又は被押圧部の所定外形の一定曲率に対応する。

図４のその二つの内形について、開口方向押圧域の頂部高さの差は、０．５ｍｍより少しだけ大きい。これは、その圧縮ジョイント金具の定格直径の１％に及ばない。閉鎖面におけるそれら内形の差は、２ｍｍより少しだけ大きい値で、定格直径の約４％である。

本発明によるプレス工具の斜視図であり、押圧状態であり、金物をパイプ上に押しつけている。 図１のプレス工具における一対プレス体の一方を示す斜視図である。 図１に示すプレス工具の閉じた状態の詳細図であり、二つの押圧域の断面を示している。 プレス体について、非荷重状態と、プレス工具が閉じた押圧状態との、内形の相違を図解した図である。

符号の説明

１ 工具受部
２ ジョイント金具
３ パイプ
４ 被押圧部（シール部）
５ プレス体
６ 閉鎖面
７ 環状押圧部
８ 開口方向
９ 開口方向
１０、１１、１２ セグメント
１３ ずれ
１７ 力入力域
１８ 軸ピン
１９ ガスケット
２０ 停止面
２１ 第二被押圧部
２２ 刻込み部
２３ 連結部
２４ 円筒押圧部
２５ 押圧域
２６ 端域
２７ 実線
２８ 鎖線

Claims (11)

1. ジョイント金具（２）の工具受部（１）内に挿入されたパイプ（３）に、該工具受部（１）を押圧するプレス工具であって、
   該工具受部（１）は被押圧部（４）を有し、該被押圧部（４）の外形は周方向に略一定な曲率であって所定の許容形状以内であり、
   該プレス工具は一対のプレス体（５）を有し、各該プレス体（５）は該被押圧部（４）に対応する押圧域（７）を有し、
   各該プレス体（５）の端部が、該プレス工具が閉じた状態で、互いに当接する、該プレス工具において、
   該一対のプレス体（５）の少なくとも一つが弾性変形可能であり、該プレス工具が非押圧状態の時は、該押圧域（７）は、該工具受部（１）の外形と比較して、周方向に曲率が異なり、一方、該プレス工具が閉じて押圧状態で、該押圧域（７）が被押圧部（４）を押圧している時は、該押圧域（７）は被押圧部（４）の外形に対応して周方向に略一定曲率である、ことを特徴とする上記プレス工具。
2. 前記プレス工具が閉じた非押圧状態において、前記一対のプレス体（５）間の、開口方向（８）の内径は、該開口方向（８）に対して横方向（９）の内径より小さいことを特徴とする請求項１記載のプレス工具。
3. 前記開口方向（８）の前記内径は、前記工具受部（１）の前記所定許容形状の直径より小さく、一方、前記横方向（９）の前記内径は、前記工具受部（１）の該所定許容形状の直径より大きいことを特徴とする請求項２記載のプレス工具。
4. 前記開口方向（８）の前記内径が、前記閉じた非押圧状態で、前記開口で最も小さいことを特徴とする請求項２又は３記載のプレス工具。
5. 前記押圧域（７）は複数セグメント（１０、１１、１２）を具え、該複数のセグメントは周方向に順次設けられ、前記プレス工具が閉じて非押圧状態の時には、各該セグメントは一定の曲率（１４、１５、１６）であり、それらの曲率中心は各該セグメントにより位置が異なることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のプレス工具。
6. 前記複数セグメントの少なくとも一つ（１０）は、前記工具受部（１）の外形の許容範囲以内であることを特徴とする請求項５記載のプレス工具。
7. 前記複数セグメントの少なくとも一つ（１０、１２）は、前記工具受部（１）の外形の許容範囲を少なくとも部分的に越えていることを特徴とする請求項５又は６記載のプレス工具。
8. 各前記プレス体（５）は複数リセスを有し、各該リセスは前記工具受部の前記外形とは形状が異なり、該リセスには、前記押圧域（７）に隣接する端域（２６）が形成されたことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載のプレス工具。
9. 前記端域（２６）はその端で、前記押圧域（７）の反対側で、丸型に形成されたことを特徴とする請求項８記載のプレス工具。
10. 一本の軸ピン（１８）が設けられて、該軸ピン（１８）により、前記一対のプレス体（５）が互いにヒンジ結合したことを特徴とする請求項１から９の何れかに記載のプレス工具。
11. 前記工具受部（１）は第二被押圧部（２１）を有し、該第二被押圧部（２１）は第二許容形状範囲が適用され得て、各前記プレス体（５）は該第二被押圧部（２１）に対応する円筒押圧部（２４）を有する、ことを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載のプレス工具。

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