JP4718930B2 - 電気融着継手のための制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば二つの管部材のそれぞれに融着することにより各管部材を互いに接続する電気融着継手のための制御装置に関する。
従来、二つの管部材を互いに接続するための継手として、各管部材の互いに付き合った端部がそれぞれ挿入される筒状の継手本体を備え、継手本体に電熱線が設けられた電気融着継手が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この電気融着継手によれば、各管部材の端部をそれぞれ継手本体内に挿入させた状態で電熱線に通電することにより、該電熱線に生じた熱で各管部材の端部及び継手本体を互いに融着させる。これにより、各管部材は、継手本体を介して互いに接続される。
電熱線への電力の供給を制御する制御装置は、電熱線の両端に設けられた棒状のコネクタピンに接続される一対のコネクタを備える。各コネクタは、それぞれ各コネクタピンが挿入される開放端を有する筒状の電極部材を有する。
各電極部材には、該各電極部材の軸線に沿って伸び且つ前記開放端に開放する複数のスリットが形成されており、これにより、各電極部材には、その内方及び外方へ向けて撓み変形可能な複数の可撓部が形成されている。各可撓部上には、各電極部材の周方向に沿って該各電極部材を取り巻くように伸び、各電極部材内へのコネクタピンの挿入状態で該コネクタピンをその周囲から締め付ける締付力を各可撓部に付与するための単一のばね部材が設けられている。
各コネクタを各コネクタピンに接続する際、各電極部材の開放端に各コネクタピンの端部を押し付け、ばね部材のばね力に抗して各可撓部を各電極部材の外方へ向けて変形させるように各電極部材の開放端の開口を押し広げることにより、各コネクタピンを各電極部材内に挿入する。各電極部材内への各コネクタピンの挿入状態では、各コネクタピンには各可撓部から締付力が作用するので、各コネクタピンが各電極部材から容易に引き抜かれることを防止することができる。
特開平１１−３２０６８９号（第４−５項、図１）
しかしながら、各電極部材内に各コネクタピンを挿入する際に各コネクタピンの軸線と各電極部材の軸線とが角度的になる姿勢で各コネクタピンの端部を各電極部材の開放端に押し付けた場合、または、各コネクタピンの端部を各電極部材の内面に押し付けるように各コネクタピンを各電極部材内から引き抜いた場合、各電極部材には該電極部材をその内方から外方へ向けてこじるこじり力が各コネクタピンから作用するため、このこじり力により、各コネクタピンの軸線と各電極部材の軸線とをほぼ一致させて該各電極部材への各コネクタピンの抜き差しを行った場合に比べて、各可撓部がばね部材のばね力に抗して各電極部材の外方へ過度に大きく撓み変形してしまうことがある。
各可撓部が各電極部材の外方へ大きく撓み変形するように各電極部材への各コネクタピンの抜き差しを繰り返し行うと、ばね部材がその弾性限界を超えて塑性変形してしまう虞がある。ばね部材が塑性変形すると、ばね部材から各可撓部に付与される締付力が低下するため、継手本体又は各コネクタに例えば振動が与えられたときに、この振動により各コネクタピンが各電極部材内から抜け出し、コネクタピンへの各コネクタの接続が解除されてしまう。このため、電熱線に電力を十分に供給することができず、継手本体と各管部材との融着を適正に行うことができない。
各コネクタピンから各電極部材にこじり力が作用したときに各可撓部が大きく撓み変形することを防止するために、前記したばね部材に代えて、該ばね部材のばね力を強めることが考えられる。しかしながら、ばね部材のばね力を単に高めた場合、各可撓部のばね部材が巻かれた部分に強いばね力が集中して作用するため、各コネクタピンの軸線と各電極部材の軸線とをほぼ一致させて該各電極部材内への各コネクタピンの挿入を行う際にも、締付力が強くなった分大きな押込み力が必要となる。このため、各コネクタピンと各コネクタとの接続作業が困難になる。
本発明の目的は、接続作業に困難性を招くことなく各コネクタピンから各電極部材に作用するこじり力によるばね部材の塑性変形を防止することができる電気融着継手のための制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、管部材が挿入される筒状の継手本体に設けられた電熱線に通電することにより前記継手本体と前記管部材とを互いに融着させる電気融着継手の前記電熱線への電力の供給を制御する制御装置であって、前記電熱線の両端に設けられたコネクタピンに接続される一対のコネクタを備え、該各コネクタは、それぞれ前記各コネクタピンが挿入される開放端を有する筒状の電極部材を有し、該各電極部材には、該各電極部材の軸線に沿って伸び且つ前記開放端に開放する複数のスリットを形成することにより前記各電極部材の内方及び外方へ向けて撓み変形可能な複数の可撓部が形成されており、該各可撓部上には、前記各電極部材の周方向に沿って該各電極部材を取り巻くように伸び、前記各電極部材内への前記コネクタピンの挿入状態で該コネクタピンをその周囲から締め付ける締付力を前記各可撓部に付与するための複数のばね部材が前記各電極部材の軸線に沿って配列して設けられていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記各電極部材には、それぞれ該各電極部材を取り巻いて配置され、前記各可撓部が前記各ばね部材の弾性限界を越えて前記各電極部材の外方へ変形することを防止するための環状部材が設けられていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記各環状部材は、前記各電極部材内に前記各コネクタピンをその軸線が前記各電極部材の軸線にほぼ一致するように挿入したときに、前記各電極部材の外方へ撓み変形した前記各可撓部に当接することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３に記載の発明において、前記各ばね部材は、互いに連続して形成されており、前記各電極部材の周方向に一周を越えて巻き回されたコイルバネを互いに共同して構成していることを特徴とする。
請求項１に記載の構成によれば、各電極部材に形成された各可撓部上に、各電極部材内へのコネクタピンの挿入状態で該コネクタピンをその周囲から締め付ける締付力を各可撓部に付与するための複数のばね部材が各電極部材の軸線に沿って配列して設けられていることから、従来のように単一のばね部材が設けられた場合に比べて、各可撓部に付与される締付力が全体的に向上する。これにより、各コネクタピン及び各電極部材のそれぞれの軸線が角度的になる姿勢で各電極部材への各コネクタピンの抜き差しを行おうとしたときに各電極部材に該電極部材をその内方から外方へ向けてこじるこじり力が各コネクタピンから作用したとき、このこじり力による各電極部材の外方へ向けての各可撓部の大きな撓み変形が抑制される。
従って、各電極部材への各コネクタピンの抜き差し時に各可撓部が過度に大きく撓み変形することによる従来のようなばね部材の塑性変形を確実に抑制することができる。これにより、各可撓部に付与される締付力の低下が防止されるので、継手本体又は各コネクタに例えば振動が与えられたとしても、この振動による各電極部材内からの各コネクタピンの抜け出しを防止することができる。
また、複数のばね部材が各電極部材の軸線に沿って配列していることから、各コネクタピンをその軸線が各電極部材の軸線にほぼ一致するように各電極部材内に挿入したとき、各コネクタピンは、各電極部材の各ばね部材が巻かれた部分を通過する毎に、ばね部材一個分のばね力を各電極部材の開放端側から順次受ける。従って、各コネクタピンをその軸線が各電極部材の軸線にほぼ一致するように各電極部材内に挿入するのに必要な押し込み力の大きさは、一個のばね部材のばね力に打ち勝つ大きさでよく、従来の単一のばね部材が設けられた場合と同等の押込み力で各コネクタピンを各電極部材内に挿入することができる。従って、各可撓部を各電極部材の外方へ大きく撓み変形させないように、各コネクタピン及び各電極部材の軸線をほぼ一致させて各コネクタピンを各電極部材内に挿入したときは、各コネクタピンと各コネクタとの接続作業を容易に行うことができる。
請求項２に記載の構成によれば、各電極部材に、各可撓部が各ばね部材の弾性限界を越えて各電極部材の外方へ変形することを防止するための環状部材が設けられていることから、各電極部材への各コネクタピンの抜き差し時に、たとえ各電極部材に各ばね部材の弾性限界を超えるこじり力が各コネクタピンから作用したとしても、環状部材により各可撓部の変形が規制される。従って、このこじり力による各ばね部材の塑性変形を確実に防止することができる。
請求項３に記載の構成によれば、各環状部材は、各電極部材内に各コネクタピンをその軸線を各電極部材の軸線にほぼ一致させて挿入したときに、各電極部材の外方へ撓み変形した各可撓部に当接することから、各電極部材及び各コネクタピンの各軸線が一致する姿勢での各電極部材への各コネクタピンの挿入時の各可撓部の撓み度合を超えた撓み度合で各可撓部が各電極部材の外方へ撓み変形することが防止される。これにより、各コネクタピンと各電極部材との軸線が角度的になる姿勢で各電極部材に各コネクタピンを挿入する場合のように、各電極部材及び各コネクタピンの各軸線を一致させての挿入時の撓み度合を超えて各可撓部を撓ませるような姿勢で各コネクタピンを各電極部材に挿入することが防止される。従って、各可撓部が各電極部材の外方へ大きく撓み変形することによるばね部材の塑性変形をより確実に抑制することができる。
請求項４に記載の構成によれば、各ばね部材を互いに連続するように形成し、これにより、各電極部材の周方向に一周を越えて巻き回されたコイルバネを各ばね部材で共同して構成することができる。
本発明を図示の実施例に沿って説明する。
図１は、二つの管部材１０，１１を互いに接続するための電気融着継手１２に本発明を適用した例を示す。
本発明に係る管部材１０，１１は、図１に示す例では、それぞれ例えば高密度ポリエチレンのように加熱することにより溶融可能な樹脂材料で成形されている。
電気融着継手１２は、合成樹脂材料で形成された筒状の継手本体１３を備える。継手本体１３は、その両端部に各管部材１０，１１の端部１０ａ，１１ａが挿入される挿入端部１３ａ，１３ｂを有する。継手本体１３の内部には、継手本体１３と両管部材１０，１１とを互いに融着するための電熱線１６が埋設されている。
電熱線１６は、例えばニッケルクロムからなる金属線からなり、継手本体１３の周方向に沿ってコイル状に巻かれている。電熱線１６の両端には、それぞれ棒状のコネクタピン１７が設けられている。各コネクタピン１７は、継手本体１３の周壁１８に互いに間隔をおいて且つ該周壁の外周面１８ａからその外方へ突出して設けられた一対の筒状のソケット部１４内に、それぞれの軸線を各ソケット部１４の軸線に一致させて収容されている。各コネクタピン１７には、それぞれ図示しないバッテリーのような電源から電熱線１６への電力の供給を制御するための制御装置１９が接続される。電熱線１６は、制御装置１９の制御下で電源から供給される電力により発熱する。
制御装置１９は、図２に示すように、前記電源に接続され該電源から電熱線１６への電力の供給を制御するコントローラ２０と、各コネクタピン１７に接続される一対のコネクタ２１と、該各コネクタとコントローラ２０とを互いに接続する一対のケーブル２２とを備える。
コントローラ２０には、電熱線１６に印加される電圧の大きさ及び電熱線１６に電圧を印加する時間が設定されており、コントローラ２０は、この設定条件に基づいて、前記電源から電熱線１６への電力の供給を制御する。
各コネクタ２１は、図３に示すように、それぞれ各ケーブル２２に接続される接続端子２１ａと、該接続端子が部分的に収容される直方体をなすハウジング２３と、該ハウジングの端壁２３ａから立ち上がり各コネクタピン１７の接続を許す円筒状のソケット部２４と、該ソケット部内に収容され、コネクタピン１７に接続される電極部材２５とを備える（図３には、一方のコネクタ２１が示されている。）。
各電極部材２５は、電気伝導性の高い金属からなり、図４に示すように、全体に円筒状をなしている（図４には、一方の電極部材２５が示されている。）。一方の電極部材２５は前記電源からコントローラ２０の制御下で電熱線１６に電流を流出させる陽極を構成しており、他方の電極部材２５は、電熱線１６を流れた電流が流入する陰極を構成している。各電極部材２５には、図示の例では、絶縁体からなる円筒状の絶縁キャップ１５が装着されている。これにより、各電極部材２５からの電気の漏れが防止される。
各電極部材２５は、それぞれ一端に各コネクタピン１７が挿入される開放端２６を有し、該開放端を含む端部２７には、各電極部材２５の内径を縮径する縮径部２８が形成されている。各縮径部２８の内径は、図示の例では、各コネクタピン１７の径とほぼ等しい大きさを有する。また、各電極部材２５の縮径部２８が形成された端部２７と反対側に位置する端部２９には、図示の例では、雄ねじ３０が形成されており、該雄ねじがハウジング２３内に設けられた図示しない雌ねじに螺合することにより、各電極部材２５は、接続端子２１ａに電気的に接続される。
各電極部材２５には、該各電極部材の軸線に沿って伸び、開放端２６で開放する複数のスリット３１が、各電極部材２５の周方向に互いに等間隔をおいて形成されている。この各スリット３１の形成により、各電極部材２５には、該各電極部材の内方及び外方へ撓み変形可能な複数の帯状の可撓部３２が形成されている。
各電極部材２５の縮径部２８の外周面２８ａには、それぞれ各電極部材２５の周方向に沿って伸び、開放端２６に開放する凹所３４が形成されている。各凹所３４の底面３４ａには、各凹所３４の端面３４ｂに間隔をおいて各電極部材２５の周方向に沿って伸びる溝３５が形成されている。
各溝３５内には、それぞれ二つのばね部材３６が設けられている。各ばね部材３６は、それぞれ平面がＣ字状をなしており、各溝３５内に該各溝の伸長方向に沿って伸びるように且つ各電極部材２５の伸長方向に沿って配列して嵌合されている。各可撓部３２は、図示の例では、各電極部材２５内に各コネクタピン１７が挿入されていない状態では、それぞれ各ばね部材３６から受けるばね力により、開放端２６へ向けて各電極部材２５の内径が漸減するように各電極部材２５の内方へ向けて撓み変形している。これにより、各電極部材２５の開放端２６から各電極部材２５内にコネクタピン１７が挿入した状態では、該コネクタピンには、その周方向から締め付けられる締付力が各可撓部３２から作用する。
また、各凹所３４内には、その端面３４ｂと溝３５との間に、各凹所３４を取り巻いて配置された環状部材３７がそれぞれ設けられている。各環状部材３７は、図示の例では、横断面が矩形状をなしており、その内周面３７ａと各凹所３４の底面３４ａとの間に隙間をおいて配置されている。各環状部材３７の内周面３７ａと各凹所３４の底面３４ａとの隙間の大きさは、図示の例では、各可撓部３２が各ばね部材３６の弾性限界を越えて各電極部材２５の外方へ撓み変形する直前で、各可撓部３２に当接する大きさに設定されている。
両管部材１０，１１を互いに接続する際、先ず、各管部材１０，１１の端部１０ａ，１１ａを、それぞれ継手本体１３の各挿入端部１３ａ，１３ｂ内に挿入する。次に、制御装置１９の各コネクタ２１のソケット部２４内に継手本体１３の各コネクタピン１７を挿入し、各コネクタピン１７の先端部を各電極部材２５の開放端２６に押し付け、各ばね部材３６のばね力に抗して各可撓部３２を各電極部材２５の外方へ向けて変形させることにより各電極部材２５の開放端２６の開口を押し広げ、各コネクタピン１７を各電極部材２５内に開放端２６から挿入する。各電極部材２５内への各コネクタピン１７の挿入状態では、前記したように、各コネクタピン１７には各可撓部３２から締付力が作用するので、各コネクタピン１７が各電極部材２５から容易に引き抜かれることが防止される。
この状態で、制御装置１９のコントローラ２０に設定された条件の下、前記電源から電熱線１６に電力を供給することにより電熱線１６を発熱させる。この電熱線１６の熱により、継手本体１３の各挿入端部１３ａ，１３ｂにおける内周面と各管部材１０，１１の端部１０ａ，１１ａにおける外周面とを溶融し、継手本体１３と両管部材１０，１１を一体化させる。その後、継手本体１３及び各管部材１０，１１の溶融した部分をそれぞれ固化させることにより、継手本体１３と各管部材１０，１１とを互いに融着させ、これにより、両管部材１０，１１の相互の接続が終了する。
本実施例によれば、前記したように、各電極部材２５に形成された各可撓部３２上に、各電極部材２５内へのコネクタピン１７の挿入状態で該コネクタピンをその周囲から締め付ける締付力を各可撓部３２に付与するための二つのばね部材３６が各電極部材２５の軸線に沿って配列して設けられていることから、従来のように単一のばね部材３６が設けられた場合に比べて、各可撓部３２に付与される締付力を全体的に向上させることができる。
これにより、各コネクタピン１７と各電極部材２５との軸線が角度的になる姿勢で各電極部材２５への各コネクタピン１７の抜き差しを行おうとしたときに、各電極部材２５に該電極部材をその内方から外方へ向けてこじるこじり力が各コネクタピン１７から作用したとき、このこじり力による各電極部材２５の外方へ向けての各可撓部３２の大きな撓み変形を防止することができる。
従って、各電極部材２５への各コネクタピン１７の抜き差し時に各可撓部３２が過度に大きく撓み変形することによる従来のようなばね部材３６の塑性変形を確実に抑制することができる。これにより、ばね部材３６から各可撓部３２に付与される締付力の低下が防止されるので、継手本体１３及び各コネクタ２１に例えば振動が与えられたときに、この振動による各電極部材２５内からのコネクタピン１７の抜け出しを防止することができる。
また、各ばね部材３６が各電極部材２５の軸線に沿って配列していることから、各コネクタピン１７をその軸線が各電極部材２５の軸線にほぼ一致するように各電極部材２５内に挿入したとき、各コネクタピン１７は、各電極部材２５の各ばね部材３６が巻かれた部分を通過する毎に、各電極部材２５の開放端２６側からばね部材３６一個分のばね力を順次受ける。従って、各コネクタピン１７をその軸線が各電極部材２５の軸線にほぼ一致するように各電極部材２５内に挿入するのに必要な押し込み力の大きさは、一個のばね部材３６のばね力に打ち勝つ大きさでよく、従って、従来の単一のばね部材３６が設けられた場合と同等の押込み力で各コネクタピン１７を各電極部材２５内に挿入することができる。
従って、各可撓部３２を各電極部材２５の外方へ大きく撓み変形させないように、各コネクタピン１７及び各電極部材２５の軸線をほぼ一致させて各コネクタピン１７を各電極部材２５内に挿入したときは、各コネクタピン１７と各コネクタ２１との接続作業を容易に行うことができる。
また、前記したように、各電極部材２５に、各可撓部３２が各ばね部材３６の弾性限界を越えて各電極部材２５の外方へ変形することを防止するための環状部材３７が設けられていることから、各電極部材２５への各コネクタピン１７の抜き差し時に、たとえ各電極部材２５に各ばね部材３６の弾性限界を超えるこじり力が各コネクタピン１７から作用したとしても、環状部材３７により各可撓部３２の変形が規制されるので、このこじり力による各ばね部材３６の塑性変形を確実に防止することができる。
本実施例では、各電極部材２５の凹所３４内に設けられた環状部材３７と凹所３４の底面３４ａとの隙間の大きさが、それぞれ各可撓部３２が各ばね部材３６の弾性限界を越えて各電極部材２５の外方へ撓み変形する直前で各可撓部３２に当接する大きさに設定されている例を示したが、これに代えて、図示しないが、各環状部材３７と各凹所３４の底面３４ａとの隙間の大きさを、各電極部材２５内に前記各コネクタピン１７をその軸線が各電極部材２５の軸線にほぼ一致するように挿入したときに、各電極部材２５の外方へ撓み変形した各可撓部３２に各環状部材３７が当接する大きさに設定することができる。
この場合、各電極部材２５及び各コネクタピン１７の各軸線が一致する姿勢での各電極部材２５への各コネクタピン１７の挿入時の各可撓部３２の撓み度合を超えた撓み度合で、各可撓部３２が各電極部材２５の外方へ撓み変形することが防止される。これにより、各コネクタピン１７と各電極部材２５との軸線が角度的になる姿勢での各電極部材２５への各コネクタピン１７の挿入が防止されるので、各可撓部３２が各電極部材２５の外方へ過度に大きく撓み変形することによるばね部材３６の塑性変形をより確実に抑制することができる。
また、本実施例では、各電極部材２５内への各コネクタピン１７の挿入状態で該各コネクタピンを締め付ける締付力を各可撓部３２に付与するために、各電極部材２５に二つのばね部材３６が設けられた例を示したが、これに代えて、三つ以上のばね部材３６を各電極部材２５に設けることができる。この場合、各凹所３４の底面３４ａに形成された溝３５の各電極部材２５の軸線方向の幅寸法をばね部材３６の数に応じて適宜大きくすることができる。
更に、本実施例では、各可撓部３２にコネクタピン１７を締め付ける締付力を付与するために、各電極部材２５に二つのＣ字状のばね部材３６を設けた例を示したが、これに代えて、コイルバネを用いることができる。
この場合、コイルバネを、各電極部材２５の各凹所３４の底面３４ａに形成された溝３５内で各凹所３４を取り巻くように一周を越えて巻き回すことができる。これにより、各可撓部３２に付与する締付力を従来に比べて向上させることができるので、各コネクタピン１７から各電極部材２５にこじり力が作用したとき、このこじり力による各電極部材２５の外方へ向けての各可撓部３２の大きな撓み変形を防止することができる。
また、各コネクタピン１７をその軸線が各電極部材２５の軸線にほぼ一致するように各電極部材２５内に挿入するのに必要な押し込み力は、二つのばね部材３６を設けた場合と同様に、コイルバネの一周分のばね力に打ち勝つ強さでよく、従来の単一のばね部材３６が設けられた場合と同等の押込み力で各コネクタピン１７を各電極部材２５内に挿入することができる。
本発明に係る電気融着継手を概略的に示す縦断面図である。 本発明に係る制御装置を概略的に示す斜視図である。 本発明に係る制御装置のコネクタを概略的に示す斜視図である。 本発明に係る電極部材を概略的に示す縦断面図である。
符号の説明
１０，１１ 管部材
１２ 電気融着継手
１３ 継手本体
１６ 電熱線
１７ コネクタピン
１９ 制御装置
２１ コネクタ
２６ 開放端
２５ 電極部材
３１ スリット
３２ 可撓部
３６ ばね部材
３７ 環状部材

Claims (4)

  1. 管部材が挿入される筒状の継手本体に設けられた電熱線に通電することにより前記継手本体と前記管部材とを互いに融着させる電気融着継手の前記電熱線への電力の供給を制御する制御装置であって、前記電熱線の両端に設けられたコネクタピンに接続される一対のコネクタを備え、該各コネクタは、それぞれ前記各コネクタピンが挿入される開放端を有する筒状の電極部材を有し、該各電極部材には、該各電極部材の軸線に沿って伸び且つ前記開放端に開放する複数のスリットを形成することにより前記各電極部材の内方及び外方へ向けて撓み変形可能な複数の可撓部が形成されており、該各可撓部上には、前記各電極部材の周方向に沿って該各電極部材を取り巻くように伸び、前記各電極部材内への前記コネクタピンの挿入状態で該コネクタピンをその周囲から締め付ける締付力を前記各可撓部に付与するための複数のばね部材が前記各電極部材の軸線に沿って配列して設けられていることを特徴とする電気融着継手のための制御装置。
  2. 前記各電極部材には、それぞれ該各電極部材を取り巻いて配置され、前記各可撓部が前記各ばね部材の弾性限界を越えて前記各電極部材の外方へ変形することを防止するための環状部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気融着継手のための制御装置。
  3. 前記各環状部材は、前記各電極部材内に前記各コネクタピンをその軸線が前記各電極部材の軸線にほぼ一致するように挿入したときに、前記各電極部材の外方へ撓み変形した前記各可撓部に当接することを特徴とする請求項２に記載の電気融着継手のための制御装置。
  4. 前記各ばね部材は、互いに連続して形成されており、前記各電極部材の周方向に一周を越えて巻き回されたコイルバネを互いに共同して構成していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気融着継手のための制御装置。
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