JP2007290386A - 導管を組立コンポーネントと共に製造する方法と装置、及び、該方法と装置によって製造する導管アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】可撓導管の長さに沿う複数の位置において製造作業を実行する方法と装置。
【解決手段】一体的に結合されたフィッティング１５又は他の製造コンポーネントを有するプレハブ導管アセンブリをもたらす。装置は駆動機構１１、製造ステーション２５及び支持装置１７を含む。導管１２は最初に製造ステーションに通され、連続又は断続的に動く。製造ステーションは次に、導管の長さに沿って複数の位置で製造作業を実行する。導管内の支持装置は、製造作業の間に、構造的支持を与え、導管が軸方向運動を続ける間に固定された軸方向位置及び機能的な位置に残る。細長い導管ボディーと、導管ボディーの長さに沿って離間する複数のフィッティング又は他の製造コンポーネントを有するプレハブ導管アセンブリは、単点バッテリ給液システム又は他の流体分配システムでの単純化設置に役立つ。
【選択図】図１

Description

本発明は一般に可撓導管、典型的に比較的長い導管に関し、特に、そのような可撓導管の長さに沿う離間した箇所で様々な製造作業を行う方法と装置に関する。本発明はまた、該方法と装置を使用して製造される可撓導管アセンブリに関する。本発明は、例えば、単点バッテリ給液システムを含むさまざまな分野に使用される軟質プラスチック管アセンブリの製造に関する応用を見いだすものである。

可撓導管は多くの専門的応用において使用される。例えば、スプリンクラーシステム、潅漑システム及び空気ポンプに可撓導管を使用できる。また、バッテリに液体を供給する単点給液システム（ＳＰＷ）に可撓導管を使用できる。そのようなシステムでは、一本の導管かチューブが複数の相互接続されたチューブに液を供給する。各チューブは次に複数のバッテリリフィルバルブに液を供給する。一般に、従来の可撓導管はプラスチック成形によって作られる。しかしながら、多くの専門的応用において、導管は初期加工の後にさらに変更されなければならない。例えば、単点バッテリ給液システムシでは、バッテリリフィルバルブに接続されてそれに液を供給する複数のインサート又はフィッティングを管接続に使用する各導管に取り付ける必要がある。同様に、スプリンクラーシステムのチューブはスプリンクラーに接続できる複数のフィッティングに取り付けられなければならない。他のシステムでは、エンボス加工、彫刻加工又はホットスタンプ加工を用いて商業ロゴなどの表示を管に付すことにより、管に審美的変更を加えることが望まれるかもしれない。

様々な応用のために可撓導管に変更を加えることは挑戦的なことである。なぜならば、管材料は圧力下で折れ曲がりやすく、また、崩れやすいからである。したがって、管材料壁に力を作用させる変更はチューブの構造保全に影響し又は品質不良につながりうる。例えば、穿孔工程の間にチューブは折れ曲がり、望まれていない位置に複数の孔が開けられるかもしれない。同様に、エンボス加工の間にチューブが崩れて、エンボス位置が適切な位置になっていないことがありうる。その他、変更ステップの間に、より堅いチューブは割れ又は壊れるかもしれない。したがって、導管に内部構造的支持を提供して、導管がその壁に周期的な間隔で操作を受ける間に崩壊することを防止する方法と装置が必要である。本発明は、いまだ満たされていないこの必要性を与えるものである。

本発明の革新的な導管アセンブリは、取付時の前に、導管とフィッティング又は他のコンポーネントを事前に作り上げることによって、流体分配システムの取付を容易にする。例えば、単点バッテリ給液システムの場合では、フィッティングが事前に作られ導管に接合され、完成した導管アセンブリは、それを切ることなく、現場においてバッテリに取り付けられる。芝生潅漑システムや中庭ミスチングシステムのようなに他のさまざまな分野においても取付に関して同じ利点が生じる。

特許文献
特許文献１：米国特許第３，０１４，４６４号
特許文献２：米国特許第４，７６５，１２１号
特許文献３：米国特許第５，０６３，０ｌ８号
特許文献４：米国特許第５，３９２，６２６号
特許文献５：米国特許第５，８３２，９４６号
特許文献６：米国特許第５，２８４，ｌ７６号
特許文献７：米国特許第５，４８２，７９４号
特許文献８：米国特許第５，４５３，３３４号

本発明は、軸方向に延伸して囲まれた内側空洞を定める側壁を有する可撓導管の長さに沿う複数の位置で製造作業を実行する方法と装置を提供する。本発明の装置は、導管に係合してそれを所定の走行路に給送する駆動機構を含む。本発明の装置はまた、導管走行路上に配設され導管の長さに沿う複数の位置において製造コンポーネントを組み立てる製造ステーションを含む。本発明の装置はさらに、導管の長さに沿う製造ステーションに一致する箇所において導管の中に置かれる支持装置を含む。その箇所において、支持装置は、導管が走行路に沿って動き続け製造ステーションを通るときに、所定位置に残る。

本発明の製法の第一ステップでは、導管を給送して製造ステーションに通す。製造ステーションは、次に、周期的に動作され導管の長さに沿う複数の位置で製造作業を実行する。製造作業の間、導管の中に位置した支持装置は導管を保全する構造的支持を与える。

本発明の好ましい実施の形態では、製造装置は空気圧弁駆動機構を利用する。さらに、本発明の好ましい製造装置は支持装置として浮遊マンドレル（floating mandrel）を利用する。その上、好ましい実施例では、製造ステーションは導管に複数のフィッティングを成形するための射出成形機を含む。また、好ましい製造ステーションは導管に孔を形成する壁穿孔装置を含む。

本発明の方法の好ましい態様では、空気圧弁は導管を製造ステーションに給送する。そして、フィッティングは導管上に繰り返し間隔でフィッティングを射出成形する。次に、穿孔装置は、フィッティングに成形された孔を介して導管にアクセスすることによって、導管に孔開けする。このプロセスの間に、導管の中の浮遊マンドレルは導管のための内部構造的支持を与える。

本発明の好ましい導管アセンブリは、長さ、一般に数フィート以上の比較的長い長さの導管ボディーを有する可撓導管を含む。導管ボディーの長さに沿って離間して置かれた複数のフィッティング他の製造コンポーネントが導管ボディーに一体的に組み立てられ、好ましくは、導管ボディーに一体的に成形される。個々のコンポーネントは、通常、導管アセンブリが使用される特定の運転システムに対応する間隔で離間される。

本発明の独特の目新しい特徴は添付の特許請求の範囲に詳しく記載される。しかしながら、発明の好ましい実施の形態は、発明のさらなる目的と、それに付随する利点と共に、添付図面に関してなされる以下の詳細な説明によって最も良く理解されるであろう。

発明の実施のための最良の形態

図１は本発明の製造装置の好ましい実施の形態を示す。この実施の形態では、製造装置１０は、導管１２を装置に給送する１個以上のシリンダ２１を備える駆動機構１１を含む。製造装置１０はまた、製造工程の間に導管の側壁を支持して導管を保全する支持装置１７を備える。製造装置１０はまた、支持装置１７の軸方向の動きを拘束する複数の拘束子１３を含む。拘束子１３はまた、導管を保持しそれを所定の走行路に案内する。

好ましい実施の形態では、製造ステーション２５は、導管の周りに複数のフィッティング１５を成形する射出成形機１４を含む。製造ステーション２５はまた、加熱されたピン１６のように、導管に複数の孔を設けるための穿孔装置を含むことができる。製造装置１０はまた、導管１２を給送するための導管をコイル１９に巻き取った給送リール１８と、装置の種々のコンポーネントを取り付けるためのフレーム又はベース２０を含むことが望ましい。

図２に示すように、導管１２は可撓性の中空管（チューブ）であり、または複数の環状凹み２４を有する波形導管であることが望ましい。導管１２はまた、ポリプロピレンかポリウレタンなどのプラスチックで構成されることが望ましい。しかしながら、他の実施例では、他の比較的フレキシブルな材料で導管１２を構成できる。

好ましい１実施の形態では、駆動機構１１は、導管を所定の走行路に沿って動かすために往復動する空圧弁駆動装置を利用する。図２に示すように、シリンダ２１は、導管１２の凹み２４に係合する複数のグリッパ２２を動作させることが望ましい。グリッパ２２は、駆動機構１１の前進ストローク（即ち、駆動ストローク）の間に導管ｌ２を製造ステーション２５に給送するためにバネ付勢された構造とされうる。

好ましい実施の形態では、駆動機構１１は間欠運動により導管１２を給送する。他の実施例では、連続運動により導管ｌ２を装置へ給送できる。さらなる実施例では、駆動機構１１をモーター駆動ローラー又はギヤ駆動輪のような代替機械構造とすることができる。他の実施例では、オペレータが手動で導管１２を製造装置１０に給送することができる。

ここで図１に戻り、支持装置１７は直角の曲がりを有する細長いロッドであることが示される。支持装置１７は導管１２の内部空洞の中に位置し、駆動機構から製造ステーション２５までの導管走行路に跨っている。その直角構造と拘束子１３に対するそのオリエンテーションのため、導管自体が動くとき、支持装置１７は実質的に導管１２の中で動かない。特に、第１拘束子１３ａは支持装置の上下運動を防ぎ、拘束子１３ｂが支持装置の水平運動を防ぐ。当業者にとって明らかなように、他の機械的な拘束器を用いて、製造ステーション２５に対する支持装置の軸方向位置を維持することができる。

支持装置１７は浮遊マンドレルである。浮遊マンドレルは溶融プラスチックからチューブを成形することに使用されてきた。浮遊マンドレルは、また、平らにされたチューブを広げるために使用されてきた。しかしながら、浮遊マンドレルは、製造工程の間に、長さを有する導管又はチューブに対して内部構造的支持を与えるためには、いままで使用されていない。浮遊マンドレルのそのような使用は、本発明の前に当技術分野で開示も示唆もされていない。

支持装置１７は、望ましくは硬質プラスチックか金属であり、一般に、先細りチップを備える。支持装置１７は、ポリテトラフルオロエチレンのような高潤滑性材料を含むか、またはそれによりコーティングされることが望ましい。

最も望ましくは、支持装置１７は、製造作業の間に導管の側壁を支えるのに最も適する断面形状を備える。本発明に適した支持装置１７の他の実施例は、特許文献１乃至４である米国特許第３，０１４，４６４号、第４，７６５，１２１号、第５，０６３，０ｌ８号及び第５，３９２，６２６号で開示される。これらの特許の開示の全内容は参照のためにここに組み入れられる。

本発明の製造作業を実行する好ましい方法を図１と３に示す。その好ましい方法の第一ステップでは、導管１２の前端（自由端）が駆動機構１１の孔２４に挿入される。次に、駆動機構１１を運転して、導管１２を製造ステーション２５に給送する。導管１２の製造ステーション２５への給送の間に、導管は支持装置の第１端部（近いほうの端部）の周りを通過する。この様に、導管は支持装置の周りに踏み込み、製造ステーションにおいて支持装置によって支えられる。導管は複数の拘束子１３によって走行路上で製造ステーション２５まで指向される。導管がいったん製造ステーションに達すると、射出成形機１４は適当なフィッティング１５を導管の上に形成する。好ましい実施の態様では、適当なフィッティング１５は、導管１２の製造に使用されたものと同じプラスチックから成形される。その結果、成形作業の間に、少なくとも導管側壁の一部が溶融状態になるので、フィッティングは導管に完全にシールされた状態で導管に一体的に連結され、フィッティングを形成する射出されたプラスチックと共に硬化する。フィッティング１５は本体２６と、孔２８を備える上部２７を含む。次に、成型されたフィッティングは製造ステーションの領域に達し、そこにおいて、望ましくは加熱金属ピンである穿孔装置１６が導管１２の側壁に孔を形成する。複数の拘束子１３によって支持装置が動くことが防止されているため、 導管が製造ステーション２５を出るとき、導管は支持装置の第２端部（遠い方の端部）を通過する。

導管１２が製造ステーション２５を通り抜けると、製造サイクルは周期的な間隔で繰り返される。その結果、導管１２に複数のフィッティング１５が成形される。このプロセスの間、支持装置１７は製造ステーション２５において導管１２内に残って導管に対する内部構造的支持を提供する。製造されたプレハブ導管アセンブリは、その長さがまさに数インチから最大５０乃至数１００フィートに及び、出荷と取扱いの容易さのためにそれをリールに巻き上げることとしても良い。

図５に示すように、成形されたフィッティングは上部２７と孔２８を含む。孔２８は、一般に、導管１２へのアクセスを提供するのに役立つ。同様に、上部２７は一般に、導管１２をバッテリリフィルバルブのような二次構造に接続するためのインサートとして機能する。そのような接続のためのシール機構を提供するために、上部２７はＯ−リング３ｌを挿入するための凹み３０を含むことができる。

図６に示すように、フィッティング１５はまた、導管１２の周囲を囲む本体２６を含む。本体２６は、導管１２の溝２４にシール状態で接触する複数の突起３２によって導管１２の周りに完全にシールされる。上で説明したように、フィッティングと導管が同じ又は同等なプラスチックから作られているとき、フィッティングの射出成形の間に、フィッティングと導管は融合して一体的アセンブリになる傾向がある。

好ましい実施の態様では、単点バッテリ給液システムに使用する管接続を作るために本発明の製造装置と方法を使用できる。この実施の態様では、フィッティング１５は複数のリフィルバルブに接続するためのインサートとして機能する。さらに、複数の導管１２を複数のコネクタで相互接続することができる。そのような管接続の例は特許文献５乃至８である米国特許第５，８３２，９４６号、第５，２８４，ｌ７６号、第５，４８２，７９４号及び第５，４５３，３３４号で詳細に説明される。これらの特許の開示の全内容は参照のためにここに取り入れられる。導管は、単点バッテリ給液システムに使用されるとき、１個以上のバッテリ又は少なくとも１つのサブセットのバッテリに導管アセンブリを取り付けることができる長さであることが望ましい。また、フィッティング１５は、それぞれのバッテリセルに位置するリフィルバルブの間隔に対応して導管の長さに沿って離間される。このことは、通常、導管の長さに沿っておよそ２乃至１０インチ間隔でフィッティング１５を離間することを要求する。プレハブ導管アセンブリは、現場において導管を切って個々のフィッティングに接続するという必要がなく、セルリフィルバルブにフィッティングを単に押しつけることによって、バッテリ給液システムに取り付けられる。導管アセンブリや未使用のフィッティングの自由端を塞ぐためにエンドキャップやエンドプラグを使用できる。この取付技術は、従来のシステムに比べて、かなりの作業量と時間を節約できる。本発明の様々な実施の形態があることが理解されるべきである。例えば、１実施の形態では、導管にノズルを成形できる。他の実施の形態では、導管１２からフィッティング１５をなくすことができる。そのようないくつかの実施の形態において、ピン１６は導管１２に直接アクセスできる。他の実施の形態では、加熱されたピンの代わりに、ピン１６を針又はドリルとすることができる。さらなる実施の形態では、製造ステーションは、周期的な間隔で導管１２を熱形成加工、ホットスタンプ加工、彫刻加工、又はエンボ加工するための加熱ブロック又はプレートを含むことができる。他の実施の形態では、複数のピン又はプレートを製造ステーションに設けることができる。

上記の複数の実施の形態によって明らかなように、さまざまな応用例の管接続を形成するのに本発明を使用できる。例えば、スプリンクラーシステムを製造するのに本発明の装置と方法を使用できる。また、刻まれたロゴ、商標、または他の表示を持つチューブを生産するのに本発明を使用できる。さらなる例では、潅漑システムと空気ポンプに使用する管接続を形成するのに本発明を使用できる。そのような管材接続は、ブラインドリベッティング、切削、穿孔、エンボス、熱成形などの様々な方法で製造されうる。

上では明白に説明されないが、発明の範囲と技術的思想の範囲内で本発明の他の多数の実施の形態が存在する。したがって、上の説明が例示的なものであることを意図するものであり、発明の範囲は唯一添付の特許請求の範囲によって決定されるべきである。

本発明の製造装置の１実施の形態の斜視図。 図１の装置の部分の拡大断面図。 図１の装置の側面図。 図４Ａは成形操作中の図３の製造ステーションの平面図であり、図４Ｂは成形操作と成形操作の間の図３の製造ステーション平面図である。 本発明の実施において、導管と共に組み立てられたフィティングの形態として製造された要素の拡大部分断面。 図５の５−５線拡大部分断面。

符号の説明

１０ 製造装置
１１ 駆動機構
１２ 導管
１３ 拘束子
１５ フィッティング
１６ ピン
１７ 支持装置
１８ 給送リール
１９ 導管のコイル
２０ フレーム
２１ シリンダ
２２ グリッパ
２４ 孔
２５ 製造ステーション
２６ フィッティング１５の本体
２８ フィッティング１５の上部

Claims (18)

1. 可撓導管の長さに沿う複数の位置で製造作業を実行して導管アセンブリを作る方法であって：
   長さを有する可撓導管であって、縦方向に延伸して囲まれた内側空洞を定める側壁を有する可撓導管を提供し；
   前記製造作業を実行する製造ステーションに前記導管を給送して通し；
   前記製造ステーションを周期的に作動させて前記導管の長さに沿う複数の位置において前記製造作業を実行し；
   前記製造作業が実行されている間に、前記内側空洞内かつ前記製造ステーションに支持装置を位置させて前記側壁を支持して前記導管を保全する；
   ことを含んでなる方法。
2. 請求項１の方法であって、前記製造作業は前記導管にフィッティングを成形することを含む方法。
3. 請求項１の方法であって、前記製造作業は前記導管の表面に視覚表示をエンボス加工することを含む方法。
4. 請求項１の方法であって、前記製造作業は前記導管の前記側壁に孔を形成することを含む方法。
5. 請求項１の方法であって、前記製造作業は前記導管にノズルを組み立てることを含む方法。
6. 請求項１の方法であって、前記製造作業は前記導管にフィッティングを成形し、かつ、前記側壁に孔を形成することを含む方法。
7. 導管の長さに沿う複数の位置に置かれた製造コンポーネントを有する可撓導管アセンブリを作る装置であって：
   前記導管に係合して該導管を所定の走行路に沿って給送する駆動機構と；
   前記走行路に設けた製造ステーションであって、前記導管の長さに沿う複数の位置で前記導管に製造コンポーネントを組み立てる製造ステーションと；
   前記導管の前記長さに沿う箇所であって前記製造ステーションに一致する箇所において、前記導管の中に配設される支持装置と；
   を含んでなる装置。
8. 請求項７の装置であって、前記製造ステーションは前記導管にフィッティングを成形するための射出成形機を含む装置。
9. 請求項７の装置であって、前記製造ステーションは前記導管の前記側壁に孔を形成する穿孔装置を含む装置。
10. 請求項７の装置であって、前記駆動機構は空気圧弁導管駆動装置である装置。
11. 請求項７の装置であって、前記支持装置は浮遊マンドレルである装置。
12. 請求項７の装置であって、前記製造コンポーネントは成形されたフィッティングである装置。
13. 請求項７の装置であって、前記製造コンポーネントは、成形されたフィッティングと孔である装置。
14. 請求項７の装置であって、前記導管が前記走行路に沿って動くときに前記支持装置の軸方向の運動を拘束する１つ以上の機械的な拘束子をさらに含む装置。
15. 請求項１の方法であって、前記導管は、その長さに沿って一連の離間した環状凹みを有する波形導管である方法。
16. 複数のバッテリリフィルバルブであってそれぞれがバッテリセルと共に配置されている複数のバッテリリフィルバルブを含む単点バッテリ給液システムに使用する可撓導管アセンブリであって：
    前記バッテリに液を補給するのに十分な長さを有する細長い導管ボディーと；
    前記バッテリリフィルバルブの間隔に対応して前記導管ボディー上に離間して配設された複数のフィッティングであって、長さを持つ導管を切ることなく、前記導管ボディーに事前に組み立てられた複数のフィッティングと；
    を含んでなり、前記複数のバッテリリフィルバルブに前記フィッティングを接続することによって現場において取り付け可能な可撓導管アセンブリ。
17. 請求項１６の導管アセンブリであって、前記導管ボディーは波形壁導管ボディーを含む導管アセンブリ。
18. 長さを有する導管と、該導管の前記長さに沿う複数の位置に配設された複数の離間したフィッティングを含む流体分配システムに使用する可撓導管アセンブリであって、前記フィッティングは前記流体分配システムに取り付けられる前に前記導管に一体的に成形され前記導管に対する流体の流出入を可能にし、それにより、前記フィッティングを配置させる目的のために前記導管を切ることなく、前記流体分配システムに取り付け可能な可撓導管アセンブリ。

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