JP4358634B2 - プラスチックの管とプラスチックのソケットとを接続するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の内径を有するプラスチックのソケットにプラスチックのラインを接続するための方法に関する。このラインは、所定の外形を有する。この方法で、ラインの端部が加熱され、この加熱されたラインの端部がソケット中に押し入れられ、そして、熱による接続部を形成するように冷やされる。

例えば、ＰＰ又はＰＥのような、比較的低温で溶けるプラスチックで形成されたプラスチックのラインを、比較的高い融点を有するプラスチックのソケットに、プラスチックのラインのヘッドエンドに金属製の挿入部、即ちスリーブを位置させ、ヘッドエンドを加熱部材と接触させて加熱し、そしてソケット中にスリーブを有するプラスチックのラインを押し入れることにより、接続することは知られている。このソケットは、同様に、円筒形の加熱部材をソケット中に挿入することにより、内部で加熱される。ソケットの壁材は、前記部材の挿入の間に変形し、ラインの後ろに残された挿入部は、液密なシールを形成する。知られている方法の欠点は、挿入部を貫通する貫流直径が減じる結果、流れの抵抗が増して、ソケット中へとラインを介して流れる流体に乱れが生じ得る。これは、例えばビールのような炭酸飲料の場合は特に問題であり、ソケットが可撓性のビールラインの流出部を形成すると、貫流直径の変化が好ましくない泡の生成を生じさせ得る。

さらに、前記金属製の挿入部は、プラスチックの端部の再利用の間に問題を引き起こし、また、このような挿入部が、余分な部分として挿入される時に、コスト増の方法が構成させる。

最後に、加熱部材と前記ラインとの直接の接触によってラインの端部を加熱する間、前記プラスチックがダメージを受け、食材と接触するのに適さない接続部が形成される。さらに、溶解されたプラスチックが、ライン中へと導入された加熱部材並びに/もしくはマンドレルの後ろに残されるという危険がある。前記ラインが破損するのを防止するための挿入部の取着は、比較的複雑な操作を構成し、このことは製造速度を鈍化させる。

本発明の目的は、上述された欠点が回避されるように、プラスチックのラインをプラスチックのソケットに接続するための方法を提供することである。

さらに、本発明の目的は、信頼できる、流体密封（気密並びに/もしくは液密）の方法で、プラスチックのラインをプラスチックのソケットに接続するための方法及び装置を提供することである。

この目的のために、本発明に係わる方法は、
−熱が前記端部の外周にほぼ均一に伝達するように、前記ラインの端部を、非接触で加熱する工程と、
−前記ソケットの内径より大きい直径を有するフランジが形成されるように、前記端部のヘッドエンドを外側にカールする工程と、
−前記ソケットの内壁の壁材が、ソケットの一端面から所定の距離のところに置かれた位置まで押し入れられるように、前記ラインのヘッドエンドをソケット中へ挿入する工程とを有し、この結果、液密な接続部が、ラインの前記外側にカールされたヘッドエンドとソケットの押し入れられた前記壁材とによって形成されることを特徴とする。

熱によって軟化され、ソケットの内径より大きな直径を有する端部が、前記プラスチックラインのヘッドエンドの外側へのカールを形成する。ソケットへの挿入の間に、前記カールされたヘッドエンド、かくして“マッシュルーム”形状のヘッドエンドは、ソケットのヘッドエンドを超える所定の挿入部の長さまで、ソケットと一緒にこれの壁材を取って進む。ソケット中の所定の挿入部の長さが達せられると、外側にカールされたヘッドエンドは、ソケットの押し入れられた壁材になるように硬化し、この壁材は、液密及び気密のシールが形成されるように結合する。外側にカールされたヘッドエンドの後ろに一直線上に位置された端部は、ラインの端部をソケット中へと押し入れるように十分な剛性を有し、これにより、内部のスリーブ又は挿入部を必要としないで、ソケット中にヘッドエンドをクランプする。プラスチックのラインのヘッドエンドの補強金属性挿入部（ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｍｅｔａｌ ｉｎｓｅｒｔ）がもはや必要とされないことにより、材料が省かれ、シールのコストが削減され得る。最後に、プラスチックのラインの非接触な加熱が実行されると、プラスチック材の変質が起こり得ることは無く、有害な接続部が形成されることも無く、そして、プラスチックの残骸がソケットとラインとの接続のための装置の後ろに残されることも無い。このため、この装置のメンテナンスは低くなる。

一実施の形態で、前記ラインの長軸を中心とするラインの端部の回転が止められ、そして、円環状の加熱要素が、前記端部のまわりに位置されている。均一な加熱を起こすために、放射加熱装置が使用され、この結果、対流による加熱の不均一性が防止される。この放射加熱装置は、例えば、プラスチックのラインの端部を囲む円環状の金属性の部材を有し得る。プラスチックのラインの端部は、金属性の部材の加熱孔へと長手方向に移動可能である。回動するような真鍮の加熱要素を形成することは同様に可能であり、この加熱要素は、径方向にプラスチックのラインの端部を挿入するために、２つの半体に設けられた開口部に対して回動し得る。信頼できる接続部を得るように、ソケット中へとラインの端部を挿入する前に、ソケットの内部を加熱するために、ノズルがソケット中に位置される。これにより、ソケットのプラスチックの壁材は軟化し、この壁材は容易に押し入れられる。この結果、プラスチックのラインの外側にカールされたヘッドエンドの材料とソケットの壁材とが互いに容易に融着し得る。効果的な方法で、円環状の溝を供えた針状のノズルとこのノズルから所定の距離離れたところに位置されたデフレクターとが、ソケット中へと挿入され、この結果、円環状の溝がソケットの内壁に形成される。この円環状の溝は、ラインの外側にカールされたヘッドエンドによって埋められる。

前記プラスチックのラインの外径は、ソケットの内径より小さくてもよいが、ソケットの内径以上であることが好ましく、この結果、プレス装着が達せられる。

プラスチックのソケットをプラスチックのラインに高速で接続するための装置は、
ラインの端部をライン通路に沿ってクランプするためのクランプスライドと、
前記ライン通路と一直線上で前記クランプスライド部近くに位置され、ソケを収容するためのホルダーとを有し、このクランプスライド部とホルダーとは、互いに相対的に移動可能であり、
さらに、環状の加熱孔を備えた加熱要素と移動要素とを有し、この移動要素は、前記ライン通路と一直線上に位置された動作位置と取り外し位置との間で、かくして、前記クランプスライド部と前記ホルダーとの間で前記加熱要素を移動させる。

異なるクランプ部材とホルダーとは、好ましくは、加熱要素に沿って回転可能であるこれらのカルーセルに固定されている。効果的な実施の形態で、クランプスライドと、ホルダーと、加熱要素との２つの集合体が、ソケットをラインの両端部に同時に装着するために、ライン通路と一直線上で、互いから所定の距離離れたところに設けられている。本発明に係わる方法と装置とは、特に、本出願人のＮＬ１０１５３６８に説明されたようなプラスチックのラインの端部にボトルタップバルブ（ｂｏｔｔｌｅ ｔａｐ ｖａｌｖｅ）を取着するのに、又は、同様に本出願人のＮＬ１０１６６８７に説明されたようなプラスチックのディスペンスアダプターを取着するのに適している。この場合、プラスチックのラインは、例えばポリエチレンで形成されていながら、プラスチックのソケットの材料は、約３９０℃の融着プレート温度（ｗｅｌｄｉｎｇ ｐｌａｔｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を有するポリプロピレンである。

本発明に係わる方法と装置との複数の実施形態が、添付された図面を参照に、詳細に説明されるであろう。

図１は、本出願人のＮＬ１０１５３６８で説明されたような、ビアライン（ｂｅｅｒ ｌｉｎｅ）での使用のための遮断バルブ１を示している。この遮断バルブ１は、全体がプラスチックで形成され、流出管２と遮断ラグ３と移動可能なソケット４とを有している。このソケット４は、遮断ラグ３に対して軸方向にスライド可能である。また、このソケット４は、タップハンドルの動作メカニズムと係合するためのフランジ５を備えている。可撓性のライン６が、このソケット４に、液密状態で接続されている。また、このライン６は、例えば、ポリエチレンで形成され、１ｍｍの壁厚と、６．２ｍｍの外径とを有している。前記ソケット５は、ポリエチレンで形成されている。

図２は、開口した状態の遮断バルブ１を示している。保護キャップ７が取り外され、ソケット5は、流出孔８が開口され、ライン６が流出管２と、流体が通って連通するように、ラグ３に対してスライドしている。

図３は、６．２ｍｍの外径Ｄ１と、１ｍｍの壁厚Ｄ２とを有するライン６を示している。これのヘッドエンド９は、円環状の加熱要素と接しないで、これを加熱することにより外側にカールされている。約４００℃（の温度）に加熱された、例えば１０ｍｍの直径の円形の孔を備えた、加熱された真鍮のブロック（ａ ｈｅａｔｅｄ ｂｒａｓｓ ｂｌｏｃｋ）の形態をした、円環状の放射放熱器の使用により、湾曲したショルダー部１０が形成されるまで、ヘッドエンド９の自動かつ均一的な外側へのカールが形成されることは知られている。このショルダー部は、前記ライン６の外壁に対して１ないし２ｍｍの高さに突出している。このライン６は、加熱の間、静止するように支持される。ヘッドエンド９は、加熱された後、軟化しかつ流動性になり、５．８ｍｍの内径Ｄ３を有したソケット５内に挿入され得る。プラスチックのライン６の端部をソケット５内に、方向性のある方法で挿入するために、ソケット５は、傾斜したランナップ（ｒｕｎ−ｕｐ）端部１１を備えている。ライン部６の挿入の間、前記ヘッドエンド９の後ろに直接位置されたラインは、十分な剛質であるため、数ｍｍ、例えば３ないし４ｍｍの長さＬに渡って、ソケット５中ヘのヘッドエンドの押し入れを可能にしている。ソケット５中へライン部６を挿入する間、前記外側にカールされたヘッドエンド９は、ソケットの内径Ｄ３より大きな直径を有している。この挿入の間、軟質し流動性の外側にカールされたヘッドエンド９は、変形し、ソケット５の内壁に接触することにより、この壁を溶かして、壁材を長さＬ方向に押す。この結果、ソケット５のインレット部から数ｍｍ離れた所で、外側にカールされたエッジ９及びソケット５の押し入れられた壁材は、融着された接続部が形成されるように硬化する。このことは、図４並びに、詳細には図５に示されている。このような場合、変形されて外側にカールされたエッジ９は、液密及び気密の接続部が形成されるように、ソケット５の押し入れられた壁材１２で、融着された接続部１６を形成することは明瞭に理解され得る。ソケット５の前記壁厚Ｄ４は、例えば３ｍｍであり得る一方、ソケット５の上向いた部（ｔｕｒｎｅｄ-ｕｐ ｐａｒｔ）の壁厚Ｄ５は、１．４ｍｍである。非常に信頼性のある液密、気密及び張力抵抗（ｔｅｎｓｉｏｎ-ｒｅｓｉｓｔａｎｔ）の接続部が、外側にカールされたヘッドエンド９とソケット５の押し入れられた壁材１２との間に、容易かつ迅速に形成され得ることが判る。

この接続部によって吸収され得る張力は、図４と図５とに示されているように、例えば、８０Ｎである。

図６は、プラスチックのライン６の端部１３に、プラスチックからなるソケット５を接続するための装置を図式的に示している。このプラスチックのライン６は、ラインの移動経路１５に沿って矢印Ｔ方向に移動可能であるクランプスライド部１４にクランプされている。円環状の加熱要素１７は、温度調整ユニット１８によって制御され、例えば、約４００℃（の温度）に加熱される。この加熱要素１７は、例えば１０ｍｍの直径Ｄ６の開口部を有する、例えば真鍮のブロックの形態である。また、この加熱要素１７は、前記移動経路１５に対して横方向に移動可能である。ノズル２０が、ソケット５中に挿入され、デフレクター２１によって加熱され圧縮された空気が、円環状の溝が形成されるように、ソケット５の内壁２２に吹き付けられる。圧縮された空気の代わりに、他の気体、例えば、高温で酸化が防止されなければならない場合、窒素が使用されることも可能である。加圧された空気が、調整ユニット２３と（可撓性の）ライン２４とによって、ノズル２０に供給され、このノズルは、例えば２ｍｍの直径Ｄ７を有するシームタイプのデザインである。また、このノズル２０は、前記移動経路１５に沿って、また同様に、前記移動経路１５に対して横方向に移動可能である。外側にカールされたヘッドエンドを形成するために、ソケット５とライン６の端部１３との内壁２２の加熱の後、図３に示されているように、ノズル２０と加熱要素１７とは、前記移動経路１５に対して横方向に取り外される。そして、前記クランプスライド部１４は、ソケット５に移動され、ラインの前記端部１３は、図４に示されているような接続部が形成されるように、ソケット５中へと挿入される。

図７は、ソケット５の前記内壁２２の局部加熱のための、ソケット５中のノズル２０を詳細に示している。このノズル２０は、加熱された圧縮空気のための貫通供給チャネル２７，２７’を備えたコア２６を有している。ねじ山によって長手方向に移動され得るスリーブ２５が、前記コア２６の周りに装着されている。このスリーブ２５の流出口を超えて延びているデフレクター２８が、前記コア２６に固定されている。このため、加熱された圧縮空気が、図式的に示されている矢印の方向に偏向され、空気はソケット５の壁に当たる。この結果、図８に示されているような円環状の溝２９が、ソケット５中の、ソケットのヘッドエンドから所定の距離Ｌの所に形成される。ソケット５とデフレクター２８との相対移動により、空気流の偏向が影響され得る。これにより、前記溝２９が形成される所の高さＬは、変更され得る。ソケット５中へライン６を挿入している間、前記外側にカールされたヘッドエンド９は、円環状の溝２９内へと落ち、張力抵抗を有し液密な接続部を形成するように、ソケット５の局部的に加熱された壁材と、溝２９中で融着し得る。

図９は、５つのライン６の両側に、プラスチックのソケットを同時に装着するための装置の図を示している。これらライン６は、クランプシュー１４内で両側がクランプされ、円環状の加熱要素１７及びノズル２０によって両端が加熱される。この装置の各側部３０で、ソケットは、本出願人のＮＬ-１０１６６８７で説明され、ライン６に接続するために供給されたような、ディスク形状のディスペンスアダプター３１の形態に形成されている。一方、この装置の前記各側部３０で、図１及び図２に示されているような遮断バルブのソケット５が、ライン６に接続されている。これらライン６は、これらが組となってクランプされ、円環状の加熱要素１７及びノズル２０に対して回転可能なように、1つの回転カルーセル（ｃａｒｒｏｕｓｅｌ）３３に５つ１組で位置されている。これらライン６の端部の加熱、及びソケットの内壁の加熱後、加熱要素は取り外され、前記ソケットと前記ディスペンスアダプター３１とは、ライン６の長手方向にディスペンスアダプター３１とソケット５のホルダー３４，３５とを移動させることによりライン上にプレスされる。

図１０ａは、ライン６と前記ホルダー１９中にクランプされた遮断バルブ１とを有したクランプスライド１４を示している。この遮断バルブ１は、管状構造部３７によって形成され、この構造部は、図１０ｂに示されているように、クランプスライド部１４に対して直交方向に移動可能である移動要素３８に固定されている。前記円環状の加熱要素１７と、ライン２４によって加熱された圧縮空気が供給されるノズル２０とは、前記移動要素３８に装着される。この移動要素３８がクランプスライド部１４上に位置され、また、遮断バルブ１がホルダー１９に装着された後、この移動要素３８は、クランプスライド部１４に対してラインの長手方向に移動される。この結果、ラインの端部は、ノズルが遮断バルブ１内へと取り入れられるように、円環状の加熱要素１７中に静止する。ライン６の前記端部と遮断バルブ１の内壁との加熱の後、移動要素３８は、ラインの端部が円環状の加熱要素１７の外側に位置され、ノズルが遮断バルブ１内から抜かれ、そして移動要素３８がクリンプするスライド部１４に対して横方向にライン通路から移動されるまで、ライン６の長手方向に再び移動される。そして、ライン６は、これが遮断バルブ１のソケットの内側へと押し入れられ、張力抵抗を有し気密な融着部を形成するように、ホルダー１９に対して移動される。

プラスチックのラインが本発明に係わるプラスチックのソケットに取着されている時の、ビアラインの遮断バルブの縦方向セクションを示している。 プラスチックのラインが本発明に係わるプラスチックのソケットに取着されている時の、ビアラインの遮断バルブの縦方向セクションを示している。 接続前の、外側にカールされたヘッドエンドのプラスチックのラインとプラスチックのソケットとの図式的な縦方向セクションを示している。 組立てられた状態の、図３に係わる、熱で融着されたラインとソケットとを示している。 図４に係わる融着された接続部の詳細を示している。 本発明に係わる方法を実行するための装置の線図を示している。 ソケットの内壁を加熱するためのノズルの詳細を示している。 ソケットの内部のための円環状の溝の詳細を示している。 ５つのラインの両端にプラスチックのソケットを同時に装着するためのカルーセル融着マシーンの斜視図を示している。 本発明に係わる加熱要素とクランプスライド部との斜視図を示している。 本発明に係わる加熱要素とクランプスライド部との斜視図を示している。

Claims (11)

1. 所定の内径（Ｄ３）を有するプラスチックのソケット（５）に、所定の外径（Ｄ１）を有する可撓性のプラスチックのライン（６）を接続するための方法であって、前記ラインの端部が加熱された後、この加熱された端部が、ソケット中へと押し入れられ、熱による接続部（１６）を形成するようにソケット中で冷やされる方法において、
   熱が前記端部の外周にほぼ均一に伝達するように、前記ラインの端部を、非接触で加熱する工程と、
   前記ソケットの内径（Ｄ３）より大きい直径を有するフランジが形成されるように、前記端部のヘッドエンド（９）を外側にカールする工程と、
   前記ソケットの内壁の壁材が、ソケットの一端面から所定の距離（Ｌ）のところに置かれた位置まで押し入れられるように、前記ライン（６）のヘッドエンド（９）をソケット（５）中へ挿入する工程とを具備し、この結果、液密な接続部（１６）が、ラインの前記外側にカールされたヘッドエンドとソケットの押し入れられた前記壁材とによって形成されることを特徴とする方法。
2. 前記外径（Ｄ１）は、前記ソケットの内径（Ｄ３）以上である請求項１の方法。
3. 前記ラインの端部の加熱の間に、このラインの長軸を中心とするラインの端部の回転が止められ、そして、円環状の加熱要素（１７）が、前記端部のまわりに位置される請求項１又は２の方法。
4. 前記加熱要素（１７）は、放射加熱装置を有する請求項３の方法。
5. 前記ラインの端部を前記ソケット中へと挿入する前に、ノズル（２０）が、ソケットの内側を加熱するために、このソケット中に位置される請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 円環状の溝（２９）が、前記ライン（６）の外側にカールされたヘッドエンド（９）の収容のために、前記ソケット（５）中のノズル（２０）によって形成される請求項５の方法。
7. 前記加熱要素（１７）は更に、開口を備えたノズル（２０）と、この開口から所定の距離離れたところに位置されたデフレクター（２８）とを有し、ノズル（２０）から吹き出された加熱流体がこのデフレクター（２８）により方向を曲げられて、前記ソケット（５）の内壁（２２）に吹き付けられる請求項６の方法。
8. プラスチックのライン（６）をプラスチックのソケット（５）に接続するための装置であって、
   前記ライン（６）の端部（１３）をクランプするためのクランプスライド部（１４）を有し；
   前記クランプスライド部（１４）の近くに位置し、前記ソケット（５）を収容するためのホルダー（１９）を有し、前記クランプスライド部（１４）と前記ホルダー（１９）とは、互いに相対的に移動可能であり；
   環状の加熱孔を備えた加熱要素（１７）を有し、この加熱要素（１７）は更に、開孔を備えたノズル（２０）と、この開孔から所定の距離離れたところに位置し、ノズル（２０）から吹き出された加熱流体の方向を曲げて前記ソケット（５）の内壁（２２）に吹き付けるデフレクター（２８）と、ノズル（２０）に加熱流体を供給する流体供給ライン（２４）と、を有し、このノズル（２０）は、前記加熱要素（１７）が動作位置にあるとき、前記ソケット（５）の内側に位置し；
   前記加熱要素（１７）を移動させるための移動要素（３８）を有し、この移動要素（３８）は、後退位置と、前記クランプスライド部（１４）と前記ホルダー（１９）の間に位置し且つ前記ライン（６）の端部（１３）の近くに位置する動作位置との間で、前記加熱要素（１７）を移動させること；
   を特徴とする装置。
9. 前記クランプスライド部（１４）とソケット（５）の前記ホルダー（１９）とは、互いに対をなしてその複数の対が、回転可能なカルーセル（３３）に取り付けられ、前記加熱要素（１７）に対して回転可能である請求項８の装置
10. 複数の異なるクランプスライド（１４）とホルダー（１９）とが、前記カルーセル（３３）に取着された支持体に固定されており、クランプ部材とホルダーの数に対応する複数の加熱要素（１７）が設けられている請求項９の装置。
11. この装置は、前記ライン（６）の両端部にソケット（５）を同時に装着するために、ライン（６）の移動経路（１５）と一直線上で、クランプスライド（１４）と、ホルダー（１９）と、互いから少なくとも所定の距離離れたところに位置された加熱要素（１７）との２つの集合体が設けられている請求項９又は１０の装置。

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