JP2961134B2 - 物体に機械的接続を形成する方法及び物体に機械的接続を形成するためのアッセンブリ - Google Patents
物体に機械的接続を形成する方法及び物体に機械的接続を形成するためのアッセンブリInfo
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L13/00—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
- F16L13/004—Shrunk pipe-joints
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P11/00—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for
- B23P11/02—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
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- F16B2200/77—Use of a shape-memory material
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
- Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、物体に機械的接続を形成する方法、物体に
機械的接続を形成するためのアッセンブリ、機械的接続
が形成された物体に関する。
機械的接続を形成するためのアッセンブリ、機械的接続
が形成された物体に関する。
物体の外表面にカラーを取り付けることによって物体
に機械的接続を形成することが知られている。これによ
って、表面に平行な方向に物体に力を適用することがで
きる。この接続法は、特に、相互に一定の断面を有する
長い物体、例えば、チューブ（この用語はパイプを包含
する。）およびロッドを接続するために用いられる。例
えば、アメリカ合衆国特許第3,484,123号は、チューブ
をスエージする（これは、チューブは半径方向に膨張す
ることを包含する。）ことによって第１チューブにしっ
かりと固定されたカラー、およびスエージすることによ
って第２チューブにしっかりと固定されたユニオン部材
を有してなるチューブカップリングアッセンブリを開示
している。ユニオン部材は、第２チューブの末端を越え
て延在し、ねじ山付きの外表面を有する。アッセンブリ
は、カラーに衝接する一末端で半径方向に内側に突出す
るフランジを有するナットであり、ユニオン部材のねじ
山付き表面に係合するために他の末端で内側にねじ山を
設けたナットを有しており、ユニオン部材に対するナッ
トの回転が２つのチューブを相互の方向に向かって押し
付ける。
に機械的接続を形成することが知られている。これによ
って、表面に平行な方向に物体に力を適用することがで
きる。この接続法は、特に、相互に一定の断面を有する
長い物体、例えば、チューブ（この用語はパイプを包含
する。）およびロッドを接続するために用いられる。例
えば、アメリカ合衆国特許第3,484,123号は、チューブ
をスエージする（これは、チューブは半径方向に膨張す
ることを包含する。）ことによって第１チューブにしっ
かりと固定されたカラー、およびスエージすることによ
って第２チューブにしっかりと固定されたユニオン部材
を有してなるチューブカップリングアッセンブリを開示
している。ユニオン部材は、第２チューブの末端を越え
て延在し、ねじ山付きの外表面を有する。アッセンブリ
は、カラーに衝接する一末端で半径方向に内側に突出す
るフランジを有するナットであり、ユニオン部材のねじ
山付き表面に係合するために他の末端で内側にねじ山を
設けたナットを有しており、ユニオン部材に対するナッ
トの回転が２つのチューブを相互の方向に向かって押し
付ける。
ごく最近、カラーに物体を接合するように物体をスエ
ージする必要を避けるために、形状記憶合金から形成さ
れたカラーを使用することが提案された。形状記憶合金
は、マルテンサイト相とオーステナイト相の間で変態す
る能力の結果として形状記憶効果を示す。変態は、温度
変化によって生じる：例えば、マルテンサイト相にある
形状記憶合金は、その温度がAs以上の温度に上昇した場
合にオーステナイト相に変態し始め、温度がAf以上の温
度に上昇した場合に変態が完了する。合金の温度がMs以
下の温度に低下した場合に逆の変態が始まり、温度がMf
以上の温度である場合に変態が完了する。温度Ms、Mf、
AsおよびAfは形状記憶合金の熱的変態ヒステリシスルー
プを形成する。オーステナイト相にある間に物品は所望
の形状に形成されてよい。物体が冷却され、マルテンサ
イト相に変態する場合に、約８％までで変形できる。オ
ーステナイト相に変態して戻るように物品を後に加熱す
る場合に、物品に加えられた歪は回復する。詳細な情報
が、シェイプ・メモリー・アロイズ（Shape Memory All
oys）と標題を付したシェトキー（L.M.Schetky）による
サイエンティフィック・アメリカン（Scientific Ameri
can）、第241巻、第68〜76頁（1979年）による論文から
得ることができる。
ージする必要を避けるために、形状記憶合金から形成さ
れたカラーを使用することが提案された。形状記憶合金
は、マルテンサイト相とオーステナイト相の間で変態す
る能力の結果として形状記憶効果を示す。変態は、温度
変化によって生じる：例えば、マルテンサイト相にある
形状記憶合金は、その温度がAs以上の温度に上昇した場
合にオーステナイト相に変態し始め、温度がAf以上の温
度に上昇した場合に変態が完了する。合金の温度がMs以
下の温度に低下した場合に逆の変態が始まり、温度がMf
以上の温度である場合に変態が完了する。温度Ms、Mf、
AsおよびAfは形状記憶合金の熱的変態ヒステリシスルー
プを形成する。オーステナイト相にある間に物品は所望
の形状に形成されてよい。物体が冷却され、マルテンサ
イト相に変態する場合に、約８％までで変形できる。オ
ーステナイト相に変態して戻るように物品を後に加熱す
る場合に、物品に加えられた歪は回復する。詳細な情報
が、シェイプ・メモリー・アロイズ（Shape Memory All
oys）と標題を付したシェトキー（L.M.Schetky）による
サイエンティフィック・アメリカン（Scientific Ameri
can）、第241巻、第68〜76頁（1979年）による論文から
得ることができる。
形状記憶合金カラーの使用には、スエージによるカラ
ーの取り付けに要するよりも、装着において時間が顕著
に短く、技量が顕著に低くてもよいという利点がある。
さらに、形状記憶合金カラーを装着するために必要な装
置の費用は、溶接によるカラーの装着におけるよりも顕
著に低い。
ーの取り付けに要するよりも、装着において時間が顕著
に短く、技量が顕著に低くてもよいという利点がある。
さらに、形状記憶合金カラーを装着するために必要な装
置の費用は、溶接によるカラーの装着におけるよりも顕
著に低い。
カラーが、その内表面に形成された少なくとも１つの
溝を有することは通常であり、溝は、２つの半径方向に
延在する周囲の形成物によって長手方向に規定されてい
る。物体をスエージして、または形状記憶合金カラーを
加熱して収縮させ、物体およびカラーを相互に係合させ
ることは、物体の外表面に形成物を押し付け、物体の周
囲部分をカラーの内表面の溝に押し付けることを包含す
る。これは、カラーと物体との間の封止が耐え得る圧力
を増加する。
溝を有することは通常であり、溝は、２つの半径方向に
延在する周囲の形成物によって長手方向に規定されてい
る。物体をスエージして、または形状記憶合金カラーを
加熱して収縮させ、物体およびカラーを相互に係合させ
ることは、物体の外表面に形成物を押し付け、物体の周
囲部分をカラーの内表面の溝に押し付けることを包含す
る。これは、カラーと物体との間の封止が耐え得る圧力
を増加する。
アメリカ合衆国特許第3,484,123号に記載されている
カラーにおけるように、形成物は、カラーの均一な内表
面に形成された溝の末端壁であってよい。あるいは、形
状記憶合金カラーにおいて使用されているように、形成
物は、カラーの内表面から盛り上がった分離した周囲方
向に延在する歯の形態であってよい。
カラーにおけるように、形成物は、カラーの均一な内表
面に形成された溝の末端壁であってよい。あるいは、形
状記憶合金カラーにおいて使用されているように、形成
物は、カラーの内表面から盛り上がった分離した周囲方
向に延在する歯の形態であってよい。
形状記憶合金カラーが収縮する場合に半径方向に内側
に及ぼす力は、とりわけ、カラーの肉厚に依存する。し
かし、物体に接続するために使用するアッセンブリが、
できる限り小さい空間を占めるように、カラーの肉厚を
最小限にすることが好ましい。
に及ぼす力は、とりわけ、カラーの肉厚に依存する。し
かし、物体に接続するために使用するアッセンブリが、
できる限り小さい空間を占めるように、カラーの肉厚を
最小限にすることが好ましい。
発明の要旨 本発明者は、１つの形成物が、カラーの収縮時に及ぼ
される力の結果として物体の外表面に食い込み、他の形
成物がカラーの機械的変形を通して物体の表面に食い込
む形状記憶合金カラーを使用して、物体に接続を形成す
る技術を発明した。
される力の結果として物体の外表面に食い込み、他の形
成物がカラーの機械的変形を通して物体の表面に食い込
む形状記憶合金カラーを使用して、物体に接続を形成す
る技術を発明した。
１つの要旨において、本発明は、物体に機械的接続を
形成する方法であって、 （ａ）２つの半径方向に延在する周囲の形成物によって
長手方向に規定された溝をその内表面に有する、形状記
憶合金から形成されたカラーを物体の周囲に配置し； （ｂ）合金のAs温度以上の温度にカラーの温度を上昇
し、カラーの少なくとも一部分を半径方向に収縮させ、
第１形成物を物体の表面に食い込ませ；および （ｃ）カラーの少なくとも一部分を半径方向に内側に機
械的に変形し、第２形成物を物体の表面に食い込ませる ことを特徴とする方法を提供する。
形成する方法であって、 （ａ）２つの半径方向に延在する周囲の形成物によって
長手方向に規定された溝をその内表面に有する、形状記
憶合金から形成されたカラーを物体の周囲に配置し； （ｂ）合金のAs温度以上の温度にカラーの温度を上昇
し、カラーの少なくとも一部分を半径方向に収縮させ、
第１形成物を物体の表面に食い込ませ；および （ｃ）カラーの少なくとも一部分を半径方向に内側に機
械的に変形し、第２形成物を物体の表面に食い込ませる ことを特徴とする方法を提供する。
本発明は、本発明の方法において使用するアッセンブ
リをも提供する。さらに、本発明の方法を使用して機械
的接続が形成された物体をも提供する。
リをも提供する。さらに、本発明の方法を使用して機械
的接続が形成された物体をも提供する。
好ましいアッセンブリは、 （ａ）形状記憶合金から形成されており、内表面に形成
された溝を有するカラーであり、溝が、２つの半径方向
に延在する周囲の形成物によって長手方向に規定される
カラー； （ｂ）カラーの少なくとも一部分を半径方向に内側に機
械的に変形する手段 を有してなる。
された溝を有するカラーであり、溝が、２つの半径方向
に延在する周囲の形成物によって長手方向に規定される
カラー； （ｂ）カラーの少なくとも一部分を半径方向に内側に機
械的に変形する手段 を有してなる。
発明の説明 本発明の方法には、スエージによって取り付けられる
カラーに比較して、形状記憶合金カラーを物体に正確に
かつ制御された状態で取り付けるのに、装着時間が短
く、装着に高い技量を要さないという利点を有する。カ
ラーの温度を合金のAf温度以上の温度に上昇させ、形成
物の１つを物体の表面に食い込ませることによってカラ
ーをパイプに取り付けた後に、カラーの少なくとも一部
分を半径方向に内側に機械的に変形し、他の形成物を物
体の表面に食い込ませ、物体の周囲部分をカラーの溝に
押し付けることによって、カラーと物体の間の封止が最
適化され得る。カラーの収縮によって取り付けた後に機
械的にカラーを変形するのに要する時間および技量は、
形状記憶合金から形成されていないカラーと物体の間の
スエージ接続を形成するのに必要な時間および技量に比
較して少ない。
カラーに比較して、形状記憶合金カラーを物体に正確に
かつ制御された状態で取り付けるのに、装着時間が短
く、装着に高い技量を要さないという利点を有する。カ
ラーの温度を合金のAf温度以上の温度に上昇させ、形成
物の１つを物体の表面に食い込ませることによってカラ
ーをパイプに取り付けた後に、カラーの少なくとも一部
分を半径方向に内側に機械的に変形し、他の形成物を物
体の表面に食い込ませ、物体の周囲部分をカラーの溝に
押し付けることによって、カラーと物体の間の封止が最
適化され得る。カラーの収縮によって取り付けた後に機
械的にカラーを変形するのに要する時間および技量は、
形状記憶合金から形成されていないカラーと物体の間の
スエージ接続を形成するのに必要な時間および技量に比
較して少ない。
一般に、カラーは第２形成物の付近において半径方向
に収縮し、第２形成物は物体の表面に接触するが、所望
程度の物体表面への食い込みは一般に生じない。カラー
のこの部分的収縮によって、カラーと物体の間の所望封
止は得られないが、カラーを変形する後の工程が非常に
容易になり、変形工程においてカラーと物体の間の所望
封止の形成が促進される。これは、中空物体のみに一般
に形成される、スエージにより形成される接続と対照的
である。中空物体を使用する理由は、カラーを圧縮する
ことによってでなく、物体を膨張させることによって接
続を形成することは非常に好都合であり、効果的である
ということである。本発明の方法は、チューブなどの中
空物体およびロッドなどの非中空物体に対して同様に適
用できる。
に収縮し、第２形成物は物体の表面に接触するが、所望
程度の物体表面への食い込みは一般に生じない。カラー
のこの部分的収縮によって、カラーと物体の間の所望封
止は得られないが、カラーを変形する後の工程が非常に
容易になり、変形工程においてカラーと物体の間の所望
封止の形成が促進される。これは、中空物体のみに一般
に形成される、スエージにより形成される接続と対照的
である。中空物体を使用する理由は、カラーを圧縮する
ことによってでなく、物体を膨張させることによって接
続を形成することは非常に好都合であり、効果的である
ということである。本発明の方法は、チューブなどの中
空物体およびロッドなどの非中空物体に対して同様に適
用できる。
カラーが収縮した後にカラーに適用される変形におい
ては、操作に高レベルの技量を要する複雑なスエージ装
置が必要ではない。カラーの上で軸方向にチューブ状ス
リーブを引き寄せることによってカラーを内側に変形す
ることが好ましい。例えば、カラーとスリーブとの接触
領域において、スリーブが内側にテーパーしてよく、ま
たはカラーが外側にテーパーしてよく、あるいはより好
ましくはこれら両方であってよい。例えば、カラーが外
側にテーパーしている場合、テーパーは第２形成物を包
含する領域の上で延在することが好ましく、カラーの外
寸法は、スリーブが変形工程において引き寄せられるカ
ラーの末端に向かって減少する。
ては、操作に高レベルの技量を要する複雑なスエージ装
置が必要ではない。カラーの上で軸方向にチューブ状ス
リーブを引き寄せることによってカラーを内側に変形す
ることが好ましい。例えば、カラーとスリーブとの接触
領域において、スリーブが内側にテーパーしてよく、ま
たはカラーが外側にテーパーしてよく、あるいはより好
ましくはこれら両方であってよい。例えば、カラーが外
側にテーパーしている場合、テーパーは第２形成物を包
含する領域の上で延在することが好ましく、カラーの外
寸法は、スリーブが変形工程において引き寄せられるカ
ラーの末端に向かって減少する。
封止がカラーとスリーブとの間に形成されるような形
状をカラーおよびスリーブの接触表面が有することが好
ましい。例えば、断面で見て、接触表面の１つは接触地
点において凸状であってよく、他の表面は線状であって
よい。カラーおよび物体の変形の弾性によって封止を増
加することがより好ましい。
状をカラーおよびスリーブの接触表面が有することが好
ましい。例えば、断面で見て、接触表面の１つは接触地
点において凸状であってよく、他の表面は線状であって
よい。カラーおよび物体の変形の弾性によって封止を増
加することがより好ましい。
形状記憶合金カラーを使用して形成した接続の前記利
点を保ちながら、本発明の接続方法は、カラーと物体と
の間で得られた封止が、従来の既知の形状記憶合金カラ
ーを使用して得られたものよりも優れているという追加
的な利点を有する。チューブのような単一寸法の物体に
おいて、本発明によって、カラーの横断方向寸法を増加
させることなく、より強い封止を有する接続を物体に形
成することが可能になる。他方、本発明によって、より
小さい横断方向寸法を有するカラーを使用して、同様の
封止性質を有する接続を形成することが可能になる。例
えば、接続を形成するためにカラーと共働する他の要素
によって、カラーによって占められる空間が限定されて
いる場合に特に好都合であり得る。
点を保ちながら、本発明の接続方法は、カラーと物体と
の間で得られた封止が、従来の既知の形状記憶合金カラ
ーを使用して得られたものよりも優れているという追加
的な利点を有する。チューブのような単一寸法の物体に
おいて、本発明によって、カラーの横断方向寸法を増加
させることなく、より強い封止を有する接続を物体に形
成することが可能になる。他方、本発明によって、より
小さい横断方向寸法を有するカラーを使用して、同様の
封止性質を有する接続を形成することが可能になる。例
えば、接続を形成するためにカラーと共働する他の要素
によって、カラーによって占められる空間が限定されて
いる場合に特に好都合であり得る。
スリーブは、２つの物体を相互に接合する、他の物体
に取り付けられる、または他の物体への取り付けに適し
たカップリングアッセンブリの要素であってよい。例え
ば、スリーブは、アメリカ合衆国特許第3,484,123号に
記載されている種類のチューブカップリングにおけるユ
ニオン部材であってよい。
に取り付けられる、または他の物体への取り付けに適し
たカップリングアッセンブリの要素であってよい。例え
ば、スリーブは、アメリカ合衆国特許第3,484,123号に
記載されている種類のチューブカップリングにおけるユ
ニオン部材であってよい。
スリーブには、ねじ山が設けられていてよい。ねじ山
を他の要素の共働ねじと係合させ、要素をスリーブに対
して回転させることによってカラー上で軸方向にスリー
ブを引き寄せ得る。
を他の要素の共働ねじと係合させ、要素をスリーブに対
して回転させることによってカラー上で軸方向にスリー
ブを引き寄せ得る。
該他の要素は、カラー上で軸方向に面する表面を有す
るリングであることが好ましい。カラーが物体を（好ま
しくは両方の形成物がパイプの表面に食い込むことによ
って）把持する場合に、軸方向力が、リングによってカ
ラーを介して物体に適用され得る。リングおよびカラー
の共働する軸方向に面する表面は、接続されるべき物体
の軸に対して垂直であってよいが、そうである必要はな
い。該表面が軸に対して実質的に垂直であるようにする
ことによって、リングおよびカラーを介して物体に適用
される軸方向力が可能になる。しかし、表面が垂直でな
いことによって、リングを介して適用される力を物体に
向かってカラーに加えることが可能になる。これは、カ
ラーと物体の間の封止を増強し、したがって、多くの用
途において有利で有り得る。
るリングであることが好ましい。カラーが物体を（好ま
しくは両方の形成物がパイプの表面に食い込むことによ
って）把持する場合に、軸方向力が、リングによってカ
ラーを介して物体に適用され得る。リングおよびカラー
の共働する軸方向に面する表面は、接続されるべき物体
の軸に対して垂直であってよいが、そうである必要はな
い。該表面が軸に対して実質的に垂直であるようにする
ことによって、リングおよびカラーを介して物体に適用
される軸方向力が可能になる。しかし、表面が垂直でな
いことによって、リングを介して適用される力を物体に
向かってカラーに加えることが可能になる。これは、カ
ラーと物体の間の封止を増強し、したがって、多くの用
途において有利で有り得る。
第１形成物の付近にあるカラーの肉厚は、第２形成物
の付近にある肉厚よりも厚いことが好ましい。例えば、
第２形成物の付近での肉厚は、第１形成物の付近での肉
厚の約50％よりも、より好ましくは約40％よりも、特に
約30％よりも薄いことが好ましい。第１形成物の付近で
の厚い肉厚は、前記のように、リングの軸方向に面する
表面と共働するために軸方向に面する表面を供給でき
る。
の付近にある肉厚よりも厚いことが好ましい。例えば、
第２形成物の付近での肉厚は、第１形成物の付近での肉
厚の約50％よりも、より好ましくは約40％よりも、特に
約30％よりも薄いことが好ましい。第１形成物の付近で
の厚い肉厚は、前記のように、リングの軸方向に面する
表面と共働するために軸方向に面する表面を供給でき
る。
カラーの内表面は１つ以上の溝を備えていてよい。溝
は、１対の半径方向に延在する周囲の形成物によって規
定される。１つまたはそれ以上の形成物が、カラーの均
一な内表面において形成されている溝の末端壁であって
よい。１つまたはそれ以上の形成物が、カラーの内表面
から盛り上がった分離した周囲方向に延在する歯の形態
であってよい。そのような歯は、カラーの内表面におい
て、一般に機械加工され、あるいは他の方法で一体に形
成される。しかし、そのような歯は、カラーと別個に形
成されたリングとして供給されてよく、次いでカラーの
内側に供給される。それぞれの溝を規定する形成物の一
方または両方が歯の形態であってよく、加えて、そのよ
うな溝はカラーの内表面よりも下にくぼんでいてよい。
は、１対の半径方向に延在する周囲の形成物によって規
定される。１つまたはそれ以上の形成物が、カラーの均
一な内表面において形成されている溝の末端壁であって
よい。１つまたはそれ以上の形成物が、カラーの内表面
から盛り上がった分離した周囲方向に延在する歯の形態
であってよい。そのような歯は、カラーの内表面におい
て、一般に機械加工され、あるいは他の方法で一体に形
成される。しかし、そのような歯は、カラーと別個に形
成されたリングとして供給されてよく、次いでカラーの
内側に供給される。それぞれの溝を規定する形成物の一
方または両方が歯の形態であってよく、加えて、そのよ
うな溝はカラーの内表面よりも下にくぼんでいてよい。
カラーと物体の間の封止の性質は、形成物の性質、歯
の形状（１つまたはそれ以上の形成物が歯の形態である
場合）、形成物の間隔、それぞれの形成物の付近におけ
るカラーの肉厚、およびカラーの溝の形状（カラーを断
面において見た場合のもの）の１つまたはそれ以上を変
化させることによって選択することができる。封止は、
物体の材料の性質、特にその硬さおよび可撓性によっ
て、ならびに熱収縮時にカラーによって及ぼされる力
（これは、カラーを形成する方法によって影響され得
る。）および機械的変形時の力（これは、変形工程の性
質によって影響され得る。）によって影響され得る。
の形状（１つまたはそれ以上の形成物が歯の形態である
場合）、形成物の間隔、それぞれの形成物の付近におけ
るカラーの肉厚、およびカラーの溝の形状（カラーを断
面において見た場合のもの）の１つまたはそれ以上を変
化させることによって選択することができる。封止は、
物体の材料の性質、特にその硬さおよび可撓性によっ
て、ならびに熱収縮時にカラーによって及ぼされる力
（これは、カラーを形成する方法によって影響され得
る。）および機械的変形時の力（これは、変形工程の性
質によって影響され得る。）によって影響され得る。
カラーを形成する形状記憶合金には、アルテンサイト
相とオーステナイト相の間で変態し得ることが要求され
る。カラーが装着前、装着中、装着後にさらなる温度に
応じて、および使用時にカラーが置かれる物理的条件に
応じて、合金が選択される。合金は、アメリカ合衆国特
許第4,144,057号および第4,144,104号などに記載されて
いるように、銅をベースとするもの、より好ましくはア
メリカ合衆国特許第3,753,700号、第4,337,090号、第4,
565,589号および第4,770,725号などに記載されているよ
うに、ニッケル／チタンをベースとするものであってよ
い。ニッケル／チタン系形状記憶合金を処理する好まし
い方法が、アメリカ合衆国特許第4,740,253号に記載さ
れている。これらの特許明細書に記載された内容を本明
細書の開示の一部とする。
相とオーステナイト相の間で変態し得ることが要求され
る。カラーが装着前、装着中、装着後にさらなる温度に
応じて、および使用時にカラーが置かれる物理的条件に
応じて、合金が選択される。合金は、アメリカ合衆国特
許第4,144,057号および第4,144,104号などに記載されて
いるように、銅をベースとするもの、より好ましくはア
メリカ合衆国特許第3,753,700号、第4,337,090号、第4,
565,589号および第4,770,725号などに記載されているよ
うに、ニッケル／チタンをベースとするものであってよ
い。ニッケル／チタン系形状記憶合金を処理する好まし
い方法が、アメリカ合衆国特許第4,740,253号に記載さ
れている。これらの特許明細書に記載された内容を本明
細書の開示の一部とする。
カラーの収縮は、カラーを合金のAs温度以上の温度に
加熱することによって行われ得る。しかし、カラーの収
縮が完了する合金のAf温度以上の温度にカラーを加熱す
ることが好ましい。
加熱することによって行われ得る。しかし、カラーの収
縮が完了する合金のAf温度以上の温度にカラーを加熱す
ることが好ましい。
いくつかの形状記憶合金、特にいくつかのニッケル／
チタン系合金の熱変態ヒステリシスループによれば、形
状の付随的変化とともに、マルテンサイト相からオース
テナイト相への変態を防止するために周囲温度よりも顕
著に低い温度で合金を貯蔵しなければならない。これ
は、一般に、液体窒素中に合金を浸けることによって行
われる。
チタン系合金の熱変態ヒステリシスループによれば、形
状の付随的変化とともに、マルテンサイト相からオース
テナイト相への変態を防止するために周囲温度よりも顕
著に低い温度で合金を貯蔵しなければならない。これ
は、一般に、液体窒素中に合金を浸けることによって行
われる。
形状記憶合金カラーは、（ａ）物体を把持するように
カラーを収縮させるようにカラーを処理した場合に軸方
向力がリングによってカラーを介して物体に適用され得
るように、カラーの軸方向に面する表面と共働するため
に軸方向に面する表面を有するリング、および（ｂ）リ
ングおよびカラーを相互に同軸的に把持するようにリン
グおよびカラーを解放可能に係合するデバイスをも包含
するアッセンブリの要素として供給されてよい。デバイ
スは１つの末端で閉じていてよく、これによって、物体
に対して軸方向にアッセンブリを配置できる。また、物
体にカラーを固定する時とカラーを介して物体に接続を
形成する時の間の時間において、（中空である場合に）
物体に異物粒子が侵入するのを防止することができる。
カプガン（Michael Kapgan）およびブルックス（Peter
Brooks）によって発明された、そのようなアッセンブリ
は、物体に機械的接続を形成する方法および機械的接続
が形成された物体とともに、物体に機械的接続を形成す
るアッセンブリという発明の名称の下、1989年２月７日
出願のアメリカ合衆国特許出願第07/307382号に開示さ
れている。この文献に記載されている内容は、本明細書
の開示の一部とする。
カラーを収縮させるようにカラーを処理した場合に軸方
向力がリングによってカラーを介して物体に適用され得
るように、カラーの軸方向に面する表面と共働するため
に軸方向に面する表面を有するリング、および（ｂ）リ
ングおよびカラーを相互に同軸的に把持するようにリン
グおよびカラーを解放可能に係合するデバイスをも包含
するアッセンブリの要素として供給されてよい。デバイ
スは１つの末端で閉じていてよく、これによって、物体
に対して軸方向にアッセンブリを配置できる。また、物
体にカラーを固定する時とカラーを介して物体に接続を
形成する時の間の時間において、（中空である場合に）
物体に異物粒子が侵入するのを防止することができる。
カプガン（Michael Kapgan）およびブルックス（Peter
Brooks）によって発明された、そのようなアッセンブリ
は、物体に機械的接続を形成する方法および機械的接続
が形成された物体とともに、物体に機械的接続を形成す
るアッセンブリという発明の名称の下、1989年２月７日
出願のアメリカ合衆国特許出願第07/307382号に開示さ
れている。この文献に記載されている内容は、本明細書
の開示の一部とする。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明の方法において使用するカラーの断
面図である。
面図である。
第２図は、カラーを加熱して収縮させチューブの外表
面と接触させた後における、第１図に示すカラーの断面
図である。
面と接触させた後における、第１図に示すカラーの断面
図である。
第３図は、スリーブをカラーの上に配置することによ
ってカラーを機械的に変形した後における、第２図に示
すカラーおよびチューブの断面図である。
ってカラーを機械的に変形した後における、第２図に示
すカラーおよびチューブの断面図である。
好ましい態様の説明 第１図は、形状記憶合金カラー２を示す。カラーは、
ニッケル／チタン系形状記憶合金、例えば、アメリカ合
衆国特許第3,753,700号に記載されているようなニッケ
ル／チタン／鉄合金、またはアメリカ合衆国特許第4,77
0,725号に記載されているようなニッケル／チタン／ニ
オブ／鉄合金から形成されていることが好ましい。溝４
が、カラーの内表面に形成されている。溝は１対の歯
６、８によって長手方向に規定され、歯は、カラーの内
表面から半径方向に内側に延在し、先端に向かってテー
パーしている。第１歯６の付近にあるカラーの部分10の
肉厚は第２歯８の付近にある肉厚よりも厚い。カラーの
広い部分10は、軸方向に面する表面12によって規定され
る。
ニッケル／チタン系形状記憶合金、例えば、アメリカ合
衆国特許第3,753,700号に記載されているようなニッケ
ル／チタン／鉄合金、またはアメリカ合衆国特許第4,77
0,725号に記載されているようなニッケル／チタン／ニ
オブ／鉄合金から形成されていることが好ましい。溝４
が、カラーの内表面に形成されている。溝は１対の歯
６、８によって長手方向に規定され、歯は、カラーの内
表面から半径方向に内側に延在し、先端に向かってテー
パーしている。第１歯６の付近にあるカラーの部分10の
肉厚は第２歯８の付近にある肉厚よりも厚い。カラーの
広い部分10は、軸方向に面する表面12によって規定され
る。
第２歯の付近のカラーの末端14は、少なくともカラー
の外表面で傾斜している。
の外表面で傾斜している。
外径125mmおよび肉厚1.25mmのチタンチューブに使用
するため、カラーは、非拘束回復の後に測定して、約2
4.5mmの内径を有する。それぞれの歯の高さは約125μｍ
であり、歯の間隔は2.5mmである。第１歯の付近におけ
るカラーの肉厚（歯の高さを包含しない）は約2.5mmで
あり、第２歯の付近におけるカラーの肉厚は約0.75mmで
ある。第１歯の付近におけるカラーの広くなった部分の
長さは、約6.5mmである。
するため、カラーは、非拘束回復の後に測定して、約2
4.5mmの内径を有する。それぞれの歯の高さは約125μｍ
であり、歯の間隔は2.5mmである。第１歯の付近におけ
るカラーの肉厚（歯の高さを包含しない）は約2.5mmで
あり、第２歯の付近におけるカラーの肉厚は約0.75mmで
ある。第１歯の付近におけるカラーの広くなった部分の
長さは、約6.5mmである。
第２図は、カラー２の中に挿入されたチューブ20とと
もに、カラー２を示す。カラーの温度が合金のAf温度以
上の温度に上昇された後の状態のカラーを示す。（一般
に、前記のようなニッケル／チタン／鉄合金の場合のよ
うに）合金のAs温度が周囲温度よりも低く、装着前に液
体窒素のような適当な流動体中にカラーを貯蔵する場
合、カラーの温度は、単に液体窒素からカラーを取り出
すことによって増加し得る。このような合金の温度増加
によって、カラーが半径方向に収縮する。第１歯６の付
近にあるカラーの広い部分10によって及ぼされる力によ
って、歯がチューブ20の外表面を変形し、これに食い込
む。第２歯の付近にあるカラーの狭い部分によって及ぼ
される力は、第２歯がチューブの表面に食い込むのには
不十分である。
もに、カラー２を示す。カラーの温度が合金のAf温度以
上の温度に上昇された後の状態のカラーを示す。（一般
に、前記のようなニッケル／チタン／鉄合金の場合のよ
うに）合金のAs温度が周囲温度よりも低く、装着前に液
体窒素のような適当な流動体中にカラーを貯蔵する場
合、カラーの温度は、単に液体窒素からカラーを取り出
すことによって増加し得る。このような合金の温度増加
によって、カラーが半径方向に収縮する。第１歯６の付
近にあるカラーの広い部分10によって及ぼされる力によ
って、歯がチューブ20の外表面を変形し、これに食い込
む。第２歯の付近にあるカラーの狭い部分によって及ぼ
される力は、第２歯がチューブの表面に食い込むのには
不十分である。
第３図は、第２歯８がチューブの外表面に食い込むよ
うに第２歯８の付近において機械的にカラーが変形され
た後のカラー２を示す。カラーの上で軸方向に引き寄せ
られるスリーブ22によってカラーはこのように変形され
る。カラーの末端14とスリーブとの間の接触領域におい
てスリーブは内側でテーパーしている。スリーブは、そ
の外表面に形成されたねじ山24を有する。
うに第２歯８の付近において機械的にカラーが変形され
た後のカラー２を示す。カラーの上で軸方向に引き寄せ
られるスリーブ22によってカラーはこのように変形され
る。カラーの末端14とスリーブとの間の接触領域におい
てスリーブは内側でテーパーしている。スリーブは、そ
の外表面に形成されたねじ山24を有する。
スリーブ22は、アメリカ合衆国特許第3,484,123号に
記載された型のカップリングにおけるユニオン部材であ
ってよい。
記載された型のカップリングにおけるユニオン部材であ
ってよい。
スリーブ22は、リング26によってカラー２の上で引き
寄せされる。リングは、スリーブの外表面に形成された
ねじ山26に係合する、内表面に形成されたねじ山28を有
する。リングはカラーの広い部分10を規定する軸方向に
面した表面12を有しているので、カラーを収縮させ、第
１歯６をチューブに食い込ませることによってチューブ
20にカラー２を取り付けた場合に、軸方向力がリングに
よってカラーを介してチューブに適用され得る。
寄せされる。リングは、スリーブの外表面に形成された
ねじ山26に係合する、内表面に形成されたねじ山28を有
する。リングはカラーの広い部分10を規定する軸方向に
面した表面12を有しているので、カラーを収縮させ、第
１歯６をチューブに食い込ませることによってチューブ
20にカラー２を取り付けた場合に、軸方向力がリングに
よってカラーを介してチューブに適用され得る。
スリーブ22に対するリング26の回転によって、スリー
ブはカラーの末端14上で軸方向に引き寄せられ、半径方
向に内側にカラーの末端を変形し、第２歯８がチューブ
の外表面に食い込む。したがって、チューブは、第１お
よび第２歯によって長手方向に規定される溝４に押し付
けられる。
ブはカラーの末端14上で軸方向に引き寄せられ、半径方
向に内側にカラーの末端を変形し、第２歯８がチューブ
の外表面に食い込む。したがって、チューブは、第１お
よび第２歯によって長手方向に規定される溝４に押し付
けられる。
リングまたはスリーブまたはこれら両方は、回転にお
いてこれらを把持し得る模様面または平坦面を有してい
てよい。
いてこれらを把持し得る模様面または平坦面を有してい
てよい。
スリーブおよびカラーの接触表面は、これらの間に封
止が形成されるような形状を有しており、流体を通さな
い接続がカラー２を介してチューブ20とスリーブ22の間
に形成され得る。断面で見た場合に、スリーブの表面は
直前状であり、カラーの表面は凸状である。同様の接続
が、スリーブの他の末端と他のチューブとの間で形成さ
れ得る。
止が形成されるような形状を有しており、流体を通さな
い接続がカラー２を介してチューブ20とスリーブ22の間
に形成され得る。断面で見た場合に、スリーブの表面は
直前状であり、カラーの表面は凸状である。同様の接続
が、スリーブの他の末端と他のチューブとの間で形成さ
れ得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−6487（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−180006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225783（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−40689（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16L 13/00 F16L 19/08
Claims (15)
- 【請求項１】物体に機械的接続を形成する方法であっ
て、 （ａ）２つの半径方向に伸びている周囲の形成物によっ
て長手方向に規定された溝をその内表面に有する、形状
記憶合金から形成されたカラーを物体の周囲に配置し； （ｂ）合金のAs温度以上の温度にカラーの温度を上昇
し、カラーの少なくとも一部分を半径方向に収縮させ、
第１形成物を物体の表面に食い込ませ；および （ｃ）カラーの少なくとも一部分を半径方向に内側に機
械的に変形し、第２形成物を物体の表面に食い込ませる ことを特徴とする方法。 - 【請求項２】第２形成物がカラーの末端の付近に位置し
ている請求項１記載の方法。 - 【請求項３】形成物の少なくとも１つが歯の形態である
請求項１記載の方法。 - 【請求項４】カラーの上で軸方向にチューブ状スリーブ
を引き寄せることによってカラーを内側に変形する請求
項１記載の方法。 - 【請求項５】少なくともカラーとスリーブの接触領域に
おいて、スリーブおよびカラーの少なくとも１つがテー
パーしている請求項４記載の方法。 - 【請求項６】スリーブにはねじ山が設けられており、該
ねじ山を、他の要素の共働するねじと係合させ、該要素
をスリーブに対して回転させることによってカラーの上
で軸方向にスリーブを引き寄せる請求項４記載の方法。 - 【請求項７】該他の要素が、カラー上で軸方向の面する
表面と共働するために軸方向の面する表面を有するリン
グであり、カラーが物体を把持する場合に軸力がリング
によってカラーを経て物体に適用される請求項６記載の
方法。 - 【請求項８】第２形成物の付近にあるカラーの肉厚が、
第１形成物の付近にある肉厚よりも薄い請求項１記載の
方法。 - 【請求項９】第２形成物の付近にあるカラーの肉厚が、
第１形成物の付近にある肉厚の約40％よりも薄い請求項
８記載の方法。 - 【請求項１０】物体に機械的接続を形成するためのアッ
センブリであって、 （ａ）形状記憶合金から形成されており、内表面に形成
された溝を有するカラーであり、溝が、２つの半径方向
に伸びている周囲の形成物によって長手方向に規定され
るカラー； （ｂ）カラーの少なくとも一部分を半径方向に内側に機
械的に変形する手段を有してなるアッセンブリ。 - 【請求項１１】変形手段が、カラーを変形するためにカ
ラーの上で軸方向に引き寄せられるチューブ状スリーブ
を有してなる請求項10記載のアッセンブリ。 - 【請求項１２】スリーブにはねじ山が設けられており、
変形手段が、共働ねじ山を有する要素を有し、共働ねじ
山を相互に係合し、要素をスリーブに対して回転させる
ことによってカラーの上でスリーブが引き寄せられる請
求項11記載のアッセンブリ。 - 【請求項１３】カラーが、軸方向の面する表面を有し、
該要素が、カラー上で軸方向の面する表面と共働するた
めに軸方向に面する表面を有するリングであり、カラー
が物体を把持する場合に、リングによってカラーを経て
物体に軸力が適用される請求項12記載のアッセンブリ。 - 【請求項１４】第１形成物の付近にあるカラーの肉厚
が、第２形成物の付近にある肉厚よりも厚い請求項10記
載のアッセンブリ。 - 【請求項１５】第２形成物の付近にあるカラーの肉厚が
第１形成物の付近にある肉厚の約40％よりも薄い請求項
14記載のアッセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US315005 | 1989-02-23 | ||
| US07/315,005 US5058936A (en) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | Method of forming a mechanical |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05501143A JPH05501143A (ja) | 1993-03-04 |
| JP2961134B2 true JP2961134B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=23222454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2505022A Expired - Lifetime JP2961134B2 (ja) | 1989-02-23 | 1990-02-22 | 物体に機械的接続を形成する方法及び物体に機械的接続を形成するためのアッセンブリ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5058936A (ja) |
| EP (1) | EP0460107B1 (ja) |
| JP (1) | JP2961134B2 (ja) |
| DE (1) | DE69003238T2 (ja) |
| WO (1) | WO1990010170A1 (ja) |
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| US5662362A (en) * | 1995-11-13 | 1997-09-02 | Advanced Metal Components, Inc. | Swage coupling including disposable shape memory alloy actuator |
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| US11767730B2 (en) | 2018-12-26 | 2023-09-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and system for creating metal-to-metal |
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|---|---|---|---|---|
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