JP2019514696A

JP2019514696A - 湾曲した管状の結合エレメントを製造する方法

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Publication number: JP2019514696A
Application number: JP2018558350A
Authority: JP
Inventors: ミュラーベルンハルト
Original assignee: アイゼレプノイマティクスゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツングウントコンパニーコマンディトゲゼルシャフト
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2019-06-06
Also published as: CA3022649A1; US20190134763A1; US11103965B2; EP3452236A1; WO2017190823A1; MX2018013350A; DE102016005299A1; CN109414743A

Abstract

本発明は、湾曲した管状の結合エレメントを製造する方法であって、媒体案内管の接続に役立つ別個の接続部分（１８，２０）を受容するための接続ジオメトリを含めて、規定可能な長さを有する金属の真直ぐに延びる管片のための切削加工を実施する製造工程と、このように切削した状態で用意された管片（１０）のための曲げ動作を、規定可能な曲げ半径、好ましくは９０°までの曲げ半径で実施する製造工程と、管片（１０）の対応配置可能な端部側の接続ジオメトリ（１２，１４）に、それぞれの接続部分（１８，２０）を取り付ける製造工程とを少なくとも含む、湾曲した管状の結合エレメントを製造する方法に関する。【選択図】図４

Description

湾曲した管状の結合エレメントを製造する方法

ある特許文献において公知の、管エルボを射出成形するための装置は、円弧状の中心線及び不変の内部断面を備えた湾曲区分と、これに続いて両側に設けられた円筒形の接続管片とを有する管エルボを、外側型部分とコア部分とから成る永久型（Dauerform）から形成された複数部分の射出成形型によって射出成形する方法であって、この永続型は湾曲区分の円弧状の中心線の平面内で少なくとも２つの外側型部分に分割することができ、これらの外側型部分は型キャビティを形成し、また永続型は少なくとも３つの運動可能なコア部分を有する（例えば、特許文献１参照。）。

このような従来技術の欠点は、それぞれの製造しようとする管エルボ形状のために、そして管エルボのそれぞれの曲げ半径のために、独立した射出成形型を用意しなければならないことである。このことは相応に多大なコストがかかり、高い製造手間を伴う。

別の特許文献によって、特に薄壁材料から成る管エルボーの製造方法が公知である（例えば、特許文献２参照。）。ここでは、真直ぐな管片が延伸装置を介して、管片の出発壁厚が壁周囲にわたって異なる状態で減じられるように押し伸ばされる。真直ぐな管片は異なる材料延伸によって管エルボに変形させられる。出発壁厚が得られ続けるエルボの中立素分（neutrale Faser）は内側管湾曲内に位置する。

この公知の手段の場合、軟質はんだ付け、硬質はんだ付け、又は溶接、スポット溶接、折り、又はシームレス引き抜きが施された管片が本来の曲げ動作のために用いられる。所望の円弧形状に応じて、管エルボのための使用材料には１８０％までの膨張と、６０％までの壁厚減少とが発生する。最初は真直ぐに延びていた管片の出発壁厚を曲げ動作時に少なくとも部分的に減少させることにより、全体的に見て装入材料（Eintragmaterial）が弱化し、その結果、このような解決は高圧用途のための手段にはあまり適さないことになる。

独国特許出願公開第１０２００７０１６７６６号明細書独国特許出願公開第２７１４７８２号明細書

従って、上記の従来技術から出発して、本発明の根底を成す課題は、僅かな製造コスト及び低減された製造手間で、高圧用途にも適した、湾曲した管状結合エレメントが得られる方法を提供することである。

上記の課題は、特許請求項１の特徴全体を有する方法によって解決される。

本発明による方法において、
媒体案内管の接続に役立つ別個の接続部分を受容するための接続ジオメトリ(connection geometry)を含めて、規定可能な長さを有する金属の真直ぐに延びる管片のための切削加工を実施する製造工程と、
このように切削した状態で用意された管片のための曲げ動作を、規定可能な曲げ半径、好ましくは９０°までの曲げ半径で実施する製造工程と、
管片の対応配置可能な端部側の接続ジオメトリに、それぞれの接続部分を、例えば縁曲げ、プレス、溶接、螺合、又はクリップ結合によって取り付ける、製造工程が提供されることによって、
僅かなコスト及び製造の手間で、耐圧性の管エルボ又は湾曲管が、接続部分−管の枠内での結合エレメントとして得られる。出発状態において真直ぐに延びる管片はその接続ジオメトリとともに、特に旋回加工の枠内で切削された状態で得られることにより、不変の管壁厚が接続部分を有する当該結合領域において、それも主として曲げ動作後にも得られるので、このように管片の切削加工によって比較的薄い壁厚を接続ジオメトリ領域内にも実現することができ、これらの接続ジオメトリ領域はそれでもなお、結合片のための高圧用途を可能にするのに充分である。

円弧状の構成の主な利点は、同じ断面において貫流値が高められることであり、また、角張った形状の角に比べて、又は中空ねじの場合と比べて（約２０〜３０％）、並びに、必然的に製作及び組み付けに起因する断面狭窄を伴って作業しなければならないその他の円弧接続部と比べて、媒体の流動抵抗値が相応に低下することである。さらに、本発明による方法手段、並びにこれから生じる円弧片を低廉に実現することができる。

さらに、例えば特許文献２に示されているような好ましくは延伸ロッド装置によって、ただ１つの製造装置を用いて、管状結合エレメントのために自由に選択可能な数多くの種々異なる曲げ半径を得ることができる。このことは、湾曲した管片又は管エルボの形成しようとする個々の曲げ半径毎に１つの固定の型を有する射出成形型と比べて、顕著なコスト低減をもたらす。

また管片のための曲げ動作は冷間変形動作であってもよい。先ず切削により製造された管片のための装入材料の脆化が回避される。このことはまた耐高圧性に役立つ。

湾曲した結合片又は管エルボを得るための本来の曲げ動作の前に、既に接続ジオメトリを切削により製造することができるので、その点でも変更可能性が高められる。このような変更可能性は、例えば空気圧分配網の形態を成すその一部が固定又は可撓性のホース片から成る既存の管に結合エレメントを後から接続することを目的として、規格化された接続ジオメトリに数多くの種々の接続部分を取り付けることを可能にする。全体として見て、結合エレメントの製造方法によって、また結合エレメント自体によって、モジュール式に構成された部品付設部（Teileansatz）が、前記媒体又は流体を案内する結合・接続技術の枠組みの中で数多くの実現可能性とともに達成される。

本発明による方法手段の別の有利な実施形態はさらなるサブクレームの対象となる。この方法によって製造された結合片は特許請求項１０の対象である。

図面に示した結合片の実施例に基づいて、本発明による解決手段を以下に詳述する。図面は原理的に示され、原寸に比例したものではない。

接続ジオメトリが端部側に配置された、規定可能な長さを有する真直ぐに延びる管片を部分的に見た状態で示す部分長手方向断面図である。図１の管片を９０°だけ曲げた状態で示す図である。図２の湾曲した管片を、接続部分と部分的に示されたホース片とが被せ嵌められた状態で示す図である。図３に示した、しかしホース片が挿入されていない解決手段を部分的に見た状態で示す部分長手方向断面図である。図２に示した湾曲した管片を、前に図示されたものとは別の構成の接続部分を備えた状態で見て示す部分長手方向断面図である。図５に対応する図であって、同じ接続部分を有するが、しかし短縮された管片と、より小さな別の曲げ半径４５°とを備えた状態で示す図である。

図１は、接続ジオメトリ１２，１４が端部側に配置された、規定可能な長さを有する真直ぐに延びる管片１０を部分的に見た状態で示す部分長手方向断面図を示している。管片１０は通常の金属材料から成っており、好ましくは中実のものから回転加工の枠組みの中で切削式に得られる。接続ジオメトリ１２を除いて、管片１０は一定の内径を有している。耐高圧性の構造に言及される場合には、これは通常の耐圧性の用途を含む。特に以下に述べる空気圧用途の場合、形成されるべき圧力値は通常は２．４ＭＰａ（２４ｂａｒ）までとなる。

図２は、図１に示された管片１０を湾曲状態で示している。湾曲はここでは９０°である。従って、真直ぐに延びる管片１０の互いに対向する両端部領域に設けられた両接続ジオメトリ１２，１４は、これらの間に一定の外径を有する管区分１６を有している。この管区分は、湾曲して延びており、図２に示されているように曲げ動作時には中央に最大曲率を備えている。図１がさらに示すように、両接続ジオメトリ１２，１４は切削式に互いに異なるように構成されており、これにより、図３以下に示された互いに異なる接続部分１８，２０を受容することができる。このような接続部分１８，２０を受容するために、一定の直径を有する管片１０の管区分１６に続いて両側に、接続ジオメトリ１２もしくは１４の２つのフランジ状拡張部２２，２４が設けられている。これらのフランジ状拡張部２２，２４は、接続ジオメトリの最広幅個所として形成されている。管片１０の自由端部２６，２８に向かって、各接続ジオメトリ１２，１４の直径はこのような最広幅個所２６もしくは２８に対して相応に減じられている。

図３に示されているように、次いで図１及び２に示された管片１０の接続ジオメトリ１２，１４に端部側で、それぞれ対応配置可能な接続部分１８もしくは２０が被せ嵌められ、管片１０或いはその接続ジオメトリ１２もしくは１４と結合される。このような接続部分１８，２０は特にホース片３０を受容するのに役立つ。ホース片は好ましくは空気圧ホースとして形成された、空気圧分配網の詳細には示されていない管の一部である。このようなホースはプラスチックから可撓性に形成されていてよく、管片１０と同様に耐高圧性である。空気圧案内の他に、他の媒体、例えば液圧媒体、必要な場合にはペースト状媒体を輸送することもできる。特に、対応配置可能なホース片３０は接続部分１８，２０を介して図３に示された湾曲した管片１０に定置に且つ耐圧性の状態で再解離可能に固定することができる。このことは図４〜６に基づいて以下に詳述する。

図１及び３からさらに明らかになるように、管片１０のそれぞれのフランジ状拡張部２２，２４から長さ測定を始めて、管片１０の湾曲領域内、すなわち両フランジ状拡張部２２，２４の互いに隣接する側の間で見て、管長Ｘは、対応配置された接続ジオメトリ１２，１４上の両接続部分１８，２０の軸線方向組み付け長さＹ，Ｚの和よりも小さいように選択されている。このような組み付け長さＸは前記軸線方向組み付け長さＹ及びＺの和と同じであるように選択することもできる。円弧接続部はこのように極めてコンパクトに構成されており、そして曲げた後には、さもなければ公知の円弧角度の場合には存在する真直ぐな円筒形管路区分はほとんどないので、本発明による円弧は付設部なしに接続片又は接続部分１８，２０に移行する。このことは、媒体又は流体の粒子が移行個所で接続部分に不所望に沈殿することなしに、媒体又は流体が妨げなく案内されるのに役立つ。曲げ半径と管直径との比も、技術的に実現可能な限界範囲内に位置している。曲げ半径と管直径との比は１２．７／５であり、より大きい値では２０．５／７；２１．８／９；３３．９／１２．５；及び４４．３／３０である。

接続部分１８，２０とは異なっていてもよい個々の接続部分の構成に応じて、接続部分は縁曲げの他に別の形式で、例えば圧着、溶接によって、又はクリップ結合を形成することによって、管片１０の対応接続ジオメトリと結合することができる。さらに、ねじ被せの可能性もある。このことは図５及び６に示された実施態様においてさらに詳しく説明する。

図４に示された接続部分１８は内周側に段部を有している。段部内にはＯシールリング３２がシール手段として締め付け固定されている。Ｏシールリング３２を締め付けるためにはさらに、緊定ニッパの形態を成す緊定挿入体３４が設けられている。緊定ニッパの個々の緊定ジョー３６は通常の、ひいてはこれ以上詳述しない形式で、対応配置可能な導入されたホース片３０の自由端部を固定するのに役立つ。緊定挿入体３４内へホース片３０が導入されると、緊定ジョー３６の、管片１０の自由端部２６に向いた端部が拡開し、ホース片３０の押し込みとともに、緊定ジョーは、ホース片３０を締め付ける図４に示された出発位置へばね弾性的に戻る。緊定挿入体３４が接続ジオメトリ１２の内部に留まるように、スリーブ部分（Ueberwurfteil）３８が設けられている。スリーブ部分３８の内端部は、緊定挿入体３４の自由端面と当接しており、スリーブ部分３８の他方の自由端部４０は縁曲げされて、内方へ向かって突出した縁曲げエッジ４０を形成している。この縁曲げエッジ４０によって、スリーブ部分３８は接続ジオメトリ１２の外周側上の所定の位置に保持されている。縁曲げエッジ４０が接続ジオメトリ１２上に過剰に堅く固定されていない場合には、スリーブ部分３８は接続管片の形状を成す接続ジオメトリ１２上で回転可能に保持されている。

管片１０の他方の端部では、接続ジオメトリ１４上にねじ込み部分４２が六角面取り部（Sechskantanfasung）４４で固定されている。ここでもさらなるＯシールリング４６の形態を成すシール手段が、今度は接続ジオメトリ１４の段状拡張部内に配置されており、ねじ込み部分４２によってシール位置内に締め付け保持されている。接続ジオメトリ１４の拡張部２４に被さる縁曲げエッジ４８を介して、ねじ込み部分は管片１０上の所定の位置に保持されている。前記別のＯシールリング４６を保護するために、このような縁曲げ結合は不動に形成されている。六角面取り部４４の自由端面にはさらに第３のＯシールリング５０が接続されており、そして詳細には示されていない空気圧ホースのホース片をこうして、ねじ込み部分４２の下側雄ねじ山５２に密に接続することができる。こうして、両接続部分１８，２０と、これらの間に位置する管片１０との媒体案内結合が形成されている。

図５及び６に示された湾曲した管状の結合エレメントは、これが前記実施形態と著しく異なる点についてのみ説明する。図５に示された実施形態の場合、スリーブ部分３８はねじ被せ部分として形成されている。このねじ被せ部分の雌ねじ山は接続ジオメトリ１２の雄ねじ山５４に螺合させることができる。このようなねじ被せ動作時には、環状の連行ウェブ５６を介して、緊定ニッパ３４の形態を成す、ホース片３０のための緊定エレメントが連行され、個々の緊定ジョー３６は、図５に詳細には示されていないホース片３０を固定する開閉動作のために、第１接続ジオメトリ１２の自由端部２６に設けられた制御・案内斜面を介して明確に制御される。さらに、図５に示されたスリーブ部分３８の自由外端部は、適宜の、詳細には図示されていない作動工具（フォークレンチ）によってスリーブ部分を螺合運動又は回転運動させるために、六角面取り部５８を有している。

管片１０の下端部に取り付けられたねじ込み部分４２は、今度はカウンターパートとしての六角面取り部４４の他に、カウンターナット６０をも有している。カウンターナットは、ねじ込み部分４２の自由上端部の対応配置可能な雌ねじ山区間及び雄ねじ山区間を介してこのねじ込み部分と結合することができ、そしてカウンターナット６０内部及び管片１０の外側切り欠き内に配置されたばねリング６２を介して、管片１０上に保持されており、これによりねじ込み部分４２の雄ねじ山へのねじ被せ動作を妨げなしに行うことができる。こうして、自由下端部に同様に雄ねじ山５２を有するねじ込み部分４２は、詳細には示されていないねじ被せ可能なホース片３０を固定するために、管片１０の接続ジオメトリ１４に固定することができる。図５に向かって見て、管片１０の自由下端部２８はねじ込み部分４２の内側段部６４と当接する。図６の実施形態は、管片１０の９０°の曲げ角度の代わりに４５°の曲げ角度が選択されているという条件で、図５の実施形態に相当する。

規格化された標準部品として、本発明による結合エレメントは数多くの極めて多様な媒体輸送管において使用することができ、そして図３〜６に示された結合エレメントのそれぞれの外側形態が明らかにするのは、ほぼ閉じられた外側輪郭がそれぞれの接続部分１８，２０を含めて達成されるので、場合によっては運転中に発生する汚染物質が結合エレメント上に不所望に沈殿することはなく、しかしこのような汚染粒子が発生した場合には、これらの粒子は結合エレメントの表面から清浄化できることである。その点において、本発明による結合エレメントは有利には食品業界及び製薬業界において使用することができる。

Claims

湾曲した管状の結合エレメントを製造する方法において、
前記方法は、
媒体案内管の接続に役立つ別個の接続部分（１８，２０）を受容するための接続ジオメトリ（１２，１４）を含めて、規定可能な長さを有する金属の真直ぐに延びる管片（１０）のための切削加工を実施する製造工程と、
前記このように切削した状態で用意された管片（１０）のための曲げ動作を、規定可能な曲げ半径、好ましくは９０°までの曲げ半径で実施する製造工程と、
前記管片（１０）の対応配置可能な端部側の接続ジオメトリ（１２，１４）に、前記それぞれの接続部分（１８，２０）を取り付ける、製造工程とを少なくとも有する、湾曲した管状の結合エレメントを製造する方法。
前記真直ぐに延びる管片（１０）が、切削加工として回転加工を施され、前記曲げ加工は冷間変形動作であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記真直ぐに延びる管片（１０）の互いに対向する両端部領域（２６，２８）内の前記接続ジオメトリが、前記接続ジオメトリの間に、一定の直径を有する管区分（１６）を受容し、前記管区分（１６）が曲げられ、曲げ動作時には中央に最大曲率を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
前記管片（１０）に回転式に製造される互いに対向する前記接続ジオメトリ（１２，１４）が、互いに異なるように構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
一定の直径を有する前記管片（１０）の前記管区分（１６）の両側に、前記接続ジオメトリ（１２，１４）の２つのフランジ状拡張部（２２，２４）が配置され、前記フランジ状拡張部（２２，２４）が、前記接続ジオメトリ（１２，１４）の最広幅個所として設けられ、前記管片（１０）の自由端部に向かって、各接続ジオメトリ（１２，１４）の直径が前記最広幅個所に対して減じられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
前記接続部分（１８，２０）が、前記管片（１０）のそれぞれ対応配置可能な接続ジオメトリ（１２，１４）に固定された後、少なくとも部分的に外周側及び／又は内周側で前記管片（１０）と共に、好ましくはＯシールリング（３２，４６）の形態を成すシール手段を仕切り、前記シール手段が締め付け固定されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
前記接続部分（１８，２０）の少なくとも一部が前記管片（１０）の前記接続ジオメトリ（１２，１４）に不動に又は回転可能に組み付けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
前記管片（１０）のそれぞれのフランジ状拡張部（２２，２４）から長さ測定を始めて、前記管片（１０）の湾曲領域内の管長（Ｘ）が
対応配置された前記接続ジオメトリ（１２，１４）上の２つの前記接続部分（１８，２０）の軸線方向組み付け長さ（Ｙ，Ｚ）の和と等しいか、又は前記和よりも小さいように選択されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
前記接続部分（１８）の緊定ニッパ（３４）が受容されるように、前記管片（１０）の少なくとも１つの接続ジオメトリ（１２）が内周側で切り欠きを備え、前記緊定ニッパが、接続しようとする管の端部側部分に係合するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法に従って製造された結合エレメントであって、前記結合エレメントが、湾曲した、切削加工された管片（１０）を備えており、前記管片が端部側に接続部分（１８，２０）のための接続ジオメトリ（１２，１４）を有しており、前記接続部分によって、前記結合エレメントが媒体案内管の部分（３０）と結合可能であることを特徴とする、結合エレメント。