JP5417173B2 - パイプにパイプ継手を結合する装置および方法 - Google Patents
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Description
プラスチック・パイプは、それらが比較的安価であり、かつさまざまな用途向けに設計することができるという理由で今日使用されている。例えば、PEXおよびPEX−Al−PEXパイプは加熱システム用に設計されていたが、現在、化学物質移送および下水移送にも使用されている。
プラスチック・パイプを使用するとき、パイプの内側よりもわずかに大きい直径を有する継手の嵌合部分にプラスチック・パイプを通常押し込む。これは、パイプに伸びを引き起こして、漏れのないシールを行うのに役立つ圧入をもたらす。しかしながら、プラスチックを伸ばすことは、その肉厚を減少させ、それによって、接合部のパイプのその部分を弱くする。この固有の脆弱性を補うために、補強スリーブを使用して接合部を補強し、それらをより漏れにくくしている。
柔らかくて弾力的なプラスチック・パイプを継手上に手作業で組み付けることができる。組み立てを簡素化するために継手上にねじ込む補強スリーブを使用する場合が多い。
服部らに対するアメリカ特許第6,050,608号は、2つの部分、すなわち、継手本体と、プラスチック・パイプの上端部全体を覆って付けられた保持リングと、を含むプラスチック・パイプ用継手について説明している。保持リングと一緒に継手上のフランジまでプラスチック・パイプの上端部を動かすために、保持リングの円周表面に穴を開けてある。継手本体の複数の大口径部分が、内側のコアを挿入するプラスチック・パイプの上端部分を直径方向に拡大するとともに、保持リングがパイプの上端部分を継手上に圧縮し、それによって、取り付けられたプラスチック・パイプが滑り落ちるのを防止する。この設計特有の欠点は穴を開ける必要性であり、その結果として特にパイプがすでに伸ばされている領域内でパイプをさらに弱くする。
したがって、スリーブの組立体を含む1つの円滑な動作で継手上にパイプを取り付けて、かついかなる構成要素も破損することなく単一動作で漏れのないシールを確保する方法および装置に対する長年にわたる切実な必要性がある。
請求項2の発明は、駆動機構は、前記開閉式ジョーの各々を前記固定ロッドの周囲に他方に向かって枢動させて、前記開閉式ジョーの間にパイプを解放可能に係合するように適合されかつ構成された伸縮式くさびと、前記くさびを駆動する作動手段とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項3の発明は、前記開閉式ジョーはバネ入りであり、かつ前記パイプに作用する前記開閉式ジョーの把持力を緩めるために前記開閉式ジョーの間に保持されたパイプから開閉式に離れるように適合されかつ構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項4の発明は、前記開閉式ジョーの間にパイプを解放可能に係合するように前記開閉式ジョーのうちの第一がアーチ形の内面を成し、前記開閉式ジョーのうちの第二が相補的なアーチ形の内面を成していることを特徴とする請求項1及至3の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項5の発明は、前記継手保持器が、ストッパを有する継手を保持するように適合されかつ構成された実質的にくぼんだ凹部を含むことを特徴とする請求項1及至4の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項6の発明は、前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを駆動してそれらの間で相対運動を行わせる前記駆動機構を自動的に制御する制御装置をさらに含むことを特徴とする請求項1及至5の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項7の発明は、制御装置は、さらにパイプ・ホルダと継手保持器とを相対移動させる駆動機構を自動的に制御するものであって、前記制御装置が、前記伸縮式くさびに前記開閉式ジョーを開閉させる前記作動手段をさらに制御することを特徴とする請求項6に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項8の発明は、前記ストッパに対するパイプ前縁部の当接を検知する手段をさらに含むことを特徴とする請求項5乃至7の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項9の発明は、前記パイプ上にあらかじめ取り付けられた補強スリーブの前縁部がいつ前記ストッパに当接するかを検知する手段をさらに含むことを特徴とする請求項5乃至8の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項10の発明は、前記検知手段が光学センサを含むことを特徴とする請求項8または9に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項11の発明は、前記検知手段がリミット・スイッチを含むことを特徴とする請求項8または9に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
請求項12の発明は、パイプを把持するパイプ・ホルダを提供するステップと、前記パイプ・ホルダ内のパイプと実質的に同軸に継手を保持するパイプ継手保持器を提供するステップと、前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒に駆動してそれらの間で相対運動を行わせるステップと、前記パイプ・ホルダが前記継手保持器から第一の所定の距離に到達するとき、前記パイプ・ホルダを開いて引き離すようにするステップと、前記パイプ・ホルダの前記開きを、パイプ上に取り付けられた補強スリーブの外径を超えないように制限するステップと、前記パイプ・ホルダが前記継手保持器から第二の所定の距離に到達するまで前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをさらに一緒に駆動するステップと、をさらに含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項13の発明は、予めパイプに補強スリーブを取付けるステップと、シャフトに対して移動自在に取付けられ、各開閉式ジョーが固定ロッドに対して枢動するよう取付けられる、少なくとも一対の開閉式ジョーに前記パイプを把持させるステップと、パイプ継手を、前記開閉式ジョーに保持されるパイプと実質的に同軸となるように、前記シャフトに取付けられる継手保持器によって保持させるステップと、前記開閉式ジョーと継手保持器とをシャフトに沿って相対運動させるよう駆動して、開閉式ジョーに保持されるパイプの先端を継手保持器に保持されるパイプ継手の後端から嵌合して結合するステップと、前記開閉式ジョーを、補強スリーブの外径を超えない位置まで解放するステップと、前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをシャフトに沿って相対運動させるよう駆動して、開閉式ジョーの先端をスリーブの後端に当接させ、前記パイプと継手との結合部分に該補強スリーブを押し込ませるステップと、を含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項14の発明は、前記開閉式ジョーを解放するステップの前に、結合を検知するステップと、補強スリーブが結合部に押し込まれたことを検知するステップと、補強スリーブが結合部に押し込まれたことを検知した後に前記開閉式ジョーを移動前の位置まで移動させるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項15の発明は、パイプ上にスリーブを取り付けるステップと、パイプ・ホルダでパイプを把持するステップと、継手保持器でパイプ継手を保持するステップと、前記パイプが前記継手に嵌合して接合部を形成するまで、実質的に共通長手方向軸に沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒に駆動してそれらの間で相対運動を行わせるステップと、前記接合部の形成を検知するステップと、前記パイプ・ホルダの開きが前記スリーブの外径を超えないようにパイプ・ホルダの動きを制限するステップと、前記パイプ・ホルダを開いて前記パイプから引き離すステップと、実質的に前記共通長手方向軸に沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒にさらに駆動して、それによって、前記スリーブを前記パイプに沿って摺動させて、前記接合部を実質的に覆っているパイプの末端部に嵌合させるステップと、前記接合部を実質的に覆っている前記スリーブを検知するステップと、前記パイプ・ホルダを開いて引き離すステップとを含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項16の発明は、前記継手上にストッパを提供するステップをさらに含み、前記接合部の形成を検知する前記ステップが、前記ストッパに当接する前記パイプを検知することを含み、前記接合部を実質的に覆っている前記スリーブを検知する前記ステップが、前記ストッパに当接する前記スリーブを検知することを含むことを特徴とする請求項15に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項17の発明は、開いて引き離す前記ステップの後に、前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをもとの位置に戻すステップをさらに含むことを特徴とする請求項15または16に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法である。
請求項18の発明は、駆動機構は、手動式駆動機構であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置である。
つまり、本発明は、1つの円滑な動作で信頼性のある漏れのないシールを生成するように、パイプ、継手、および場合により任意のスリーブを自動的に結合する方法および装置に関する。
本発明は、同じ長手方向軸に沿ってパイプ、スリーブ、および継手を保持して、それらを互いに接近させる手段を含み、保持器内に継手を保持し、一組の開閉式ジョーによりパイプをしっかり把持し、パイプ上にスリーブをあらかじめ取り付け、装置は保持器とジョーとを互いの方へ駆動する手段をさらに含む。
一実施形態によると、バネを用いて開閉式ジョーを開いた状態に保持し、ジョーが閉じるように枢動させてパイプをしっかり把持させる伸縮式くさびを用いて開閉式ジョーを閉じる。所定の位置に部品を保持すると、それらを動力付き駆動機構でまとめる。組み立てのすべての段階を1つの装置で自動的に行う。
自動プロセスの第一のステップでは、パイプを継手上に取り付けたとき、パイプが滑らないように把持する。継手の嵌合部分はパイプの内側よりもわずかに大きい直径を有している。組み立てたとき、これによりきつい嵌入を生じる。継手にパイプを取り付けることは、パイプに作用する把持力がパイプを取り付けるのに必要な力よりも強いことを要求する。
補強スリーブが必要であるとき、パイプ上に摺動式に補強スリーブをあらかじめ取り付けておくことができ、同様のプロセスを使用して構成要素を組み立てる。ジョーはスリーブのすぐ後ろでパイプを把持して、継手の方へパイプを移動させる。構成要素を組み立てると、ジョーはパイプに作用するそれらの把持力を解放して、継手の方へ連続的に移動して、それらの前縁部を用いてスリーブを所定の位置に押し込む。
スリーブは組み立てに先立ってパイプを覆って緩く取り付けられており、組み立てたとき、結合領域で圧入を形成する。クリンピングが必要であるとき、ジョーはさらに開いて、スリーブ全体を覆う位置に移動して、スリーブの周囲をぐるりと囲むようにきつく閉じて、所定の位置にスリーブをクリンピングする。
本発明の他の実施形態では、所定の位置にパイプを保持して、保持器がパイプの内部の所定の位置に継手を移動させる。この場合、パイプ内に継手を挿入した後に、ジョーはそれらのパイプの把持力を解放する。保持器はその前進運動を継続して、ジョーの前縁部で所定の位置に保持されているスリーブの中を通ってパイプを押し動かす。スリーブを強制的に所定の位置に押し込むまで、保持器は動き続ける。
装置は、パイプ・ホルダと継手保持器とを一緒に駆動してそれらの間で相対運動を行わせて、パイプと継手とを互いに接近させて結合する駆動機構17をさらに含んでいる。本発明の好ましい実施形態によると、装置の保持器内に継手を保持し、一組の開閉式ジョーによりパイプをしっかり把持し、パイプ上にスリーブをあらかじめ取り付けてある。また、本発明は、装置のすべての要素の動きを調整する制御ユニットを含んでいる。
パイプ・ホルダ20と、継手保持器16と、駆動機構17とをそれらの動きを制御する制御ユニット19に結合する。制御ユニット19は、摺動シャフト18上に結合されたパイプ・ホルダ20と、シャフト18上に取り付けられた保持器16との間の相対運動を引き起こして、パイプ1と継手2の間の同時運動を生じさせる。本発明の一実施形態によると、保持器16を固定位置に保持し、他方、保持器16に向かってジョー10を駆動する。本発明の他の実施形態によると、ジョー10を固定しておき、他方、ジョー10に向かって保持器16を駆動する。
図5aは、モータ25で駆動される送りねじ23を用いて相対運動を行うように結合されたパイプ・ホルダ22と継手保持器24とを有するパイプ結合装置21を示している。図5bは、油圧ピストン33で作動されるシャフト35を用いて相対運動を行うように結合されたパイプ・ホルダ32と継手保持器34とを有するパイプ結合装置31を示している。継手にパイプを押し込む、あるいはパイプに継手を引き込むために、これらの駆動機構を使用している。別の実施形態によると、駆動機構は手動式であってもよいということを当業者は理解するであろう。
装置動作のこの段階では、制御装置は、スリーブ43を実質的に覆うように、またはスリーブ43の周囲を実質的にぐるりと囲むようにパイプ・ホルダを移動させる。本発明の本実施形態によると、ジョー50’と50”とが必要に応じてスリーブ43を実質的に覆うように位置し、かつスリーブ43の周囲を実質的にぐるりと囲むように位置するまで(図示せず)、またはジョー50’と50”とがストッパ56に当接するまで、ジョー50’と50”とがそれらの相対運動を継続できるように保持器46を適合させかつ構成している。所定の位置にあるとき、制御装置はパイプ・ホルダ50にスリーブ43をはさませて、スリーブ43をクリンピングさせる。制御装置は、ここで、パイプ・ホルダ50を完全に開かせて、ジョーをもとの位置に移動させる。クリンピングされたスリーブを有する結合されたパイプと継手との組立体を装置から取り外すことができる。
Claims (18)
- シャフトと、
前記シャフトに移動自在に取付けられ、補強スリーブが緩く外嵌するパイプを解放可能に保持するパイプ・ホルダと、
該パイプ・ホルダに設けられ、各開閉式ジョーがそれぞれ固定ロッドに対して枢動するよう取付けられる少なくとも一対の開閉式ジョーと、
前記シャフトに取付けられ、前記パイプ・ホルダ内のパイプと実質的に同軸に、パイプ継手を解放可能に保持する継手保持器と、
前記シャフトに沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とが相対運動するように駆動して、前記パイプ・ホルダに保持されるパイプの先端を前記継手保持器に保持されるパイプ継手の後端から嵌合することで結合する駆動機構と、
前記開閉式ジョーを、パイプを固定する状態から、補強スリーブの外径を超えないように解放する制御装置で構成されるものであって、
駆動機構は、前記開閉式ジョーがパイプを固定した状態でパイプとパイプ継手との結合を行った後、開閉式ジョーが補強スリーブの外径を超えない位置まで解放をした状態でさらに駆動して、開閉式ジョーの先端がスリーブの後端に当接し、該開閉式ジョーが前記パイプと継手との結合部分に前記補強スリーブを押し込むように構成されていることを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する装置。 - 駆動機構は、前記開閉式ジョーの各々を前記固定ロッドの周囲に他方に向かって枢動させて、前記開閉式ジョーの間にパイプを解放可能に係合するように適合されかつ構成された伸縮式くさびと、前記くさびを駆動する作動手段とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
- 前記開閉式ジョーはバネ入りであり、かつ前記パイプに作用する前記開閉式ジョーの把持力を緩めるために前記開閉式ジョーの間に保持されたパイプから開閉式に離れるように適合されかつ構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
- 前記開閉式ジョーの間にパイプを解放可能に係合するように前記開閉式ジョーのうちの第一がアーチ形の内面を成し、前記開閉式ジョーのうちの第二が相補的なアーチ形の内面を成していることを特徴とする請求項1及至3の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
- 前記継手保持器が、ストッパを有する継手を保持するように適合されかつ構成された実質的にくぼんだ凹部を含むことを特徴とする請求項1及至4の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
- 前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを駆動してそれらの間で相対運動を行わせる前記駆動機構を自動的に制御する制御装置をさらに含むことを特徴とする請求項1及至5の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
- 制御装置は、さらにパイプ・ホルダと継手保持器とを相対移動させる駆動機構を自動的に制御するものであって、前記制御装置が、前記伸縮式くさびに前記開閉式ジョーを開閉させる前記作動手段をさらに制御することを特徴とする請求項6に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
- 前記ストッパに対するパイプ前縁部の当接を検知する手段をさらに含むことを特徴とする請求項5乃至7の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
- 前記パイプ上にあらかじめ取り付けられた補強スリーブの前縁部がいつ前記ストッパに当接するかを検知する手段をさらに含むことを特徴とする請求項5乃至8の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
- 前記検知手段が光学センサを含むことを特徴とする請求項8または9に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
- 前記検知手段がリミット・スイッチを含むことを特徴とする請求項8または9に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
- パイプを把持するパイプ・ホルダを提供するステップと、
前記パイプ・ホルダ内のパイプと実質的に同軸に継手を保持するパイプ継手保持器を提供するステップと、
前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒に駆動してそれらの間で相対運動を行わせるステップと、
前記パイプ・ホルダが前記継手保持器から第一の所定の距離に到達するとき、前記パイプ・ホルダを開いて引き離すようにするステップと、
前記パイプ・ホルダの前記開きを、パイプ上に取り付けられた補強スリーブの外径を超えないように制限するステップと、
前記パイプ・ホルダが前記継手保持器から第二の所定の距離に到達するまで前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをさらに一緒に駆動するステップと、をさらに含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法。 - 予めパイプに補強スリーブを取付けるステップと、
シャフトに対して移動自在に取付けられ、各開閉式ジョーが固定ロッドに対して枢動するよう取付けられる、少なくとも一対の開閉式ジョーに前記パイプを把持させるステップと、
パイプ継手を、前記開閉式ジョーに保持されるパイプと実質的に同軸となるように、前記シャフトに取付けられる継手保持器によって保持させるステップと、
前記開閉式ジョーと継手保持器とをシャフトに沿って相対運動させるよう駆動して、開閉式ジョーに保持されるパイプの先端を継手保持器に保持されるパイプ継手の後端から嵌合して結合するステップと、
前記開閉式ジョーを、補強スリーブの外径を超えない位置まで解放するステップと、
前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをシャフトに沿って相対運動させるよう駆動して、開閉式ジョーの先端をスリーブの後端に当接させ、前記パイプと継手との結合部分に該補強スリーブを押し込ませるステップと、
を含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法。 - 前記開閉式ジョーを解放するステップの前に、結合を検知するステップと、補強スリーブが結合部に押し込まれたことを検知するステップと、補強スリーブが結合部に押し込まれたことを検知した後に前記開閉式ジョーを移動前の位置まで移動させるステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法。
- パイプ上にスリーブを取り付けるステップと、
パイプ・ホルダでパイプを把持するステップと、
継手保持器でパイプ継手を保持するステップと、
前記パイプが前記継手に嵌合して接合部を形成するまで、実質的に共通長手方向軸に沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒に駆動してそれらの間で相対運動を行わせるステップと、
前記接合部の形成を検知するステップと、
前記パイプ・ホルダの開きが前記スリーブの外径を超えないようにパイプ・ホルダの動きを制限するステップと、
前記パイプ・ホルダを開いて前記パイプから引き離すステップと、
実質的に前記共通長手方向軸に沿って前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とを一緒にさらに駆動して、それによって、前記スリーブを前記パイプに沿って摺動させて、前記接合部を実質的に覆っているパイプの末端部に嵌合させるステップと、
前記接合部を実質的に覆っている前記スリーブを検知するステップと、
前記パイプ・ホルダを開いて引き離すステップと
を含むことを特徴とするパイプとパイプ継手とを結合する方法。 - 前記継手上にストッパを提供するステップをさらに含み、
前記接合部の形成を検知する前記ステップが、前記ストッパに当接する前記パイプを検知することを含み、
前記接合部を実質的に覆っている前記スリーブを検知する前記ステップが、前記ストッパに当接する前記スリーブを検知することを含むことを特徴とする請求項15に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法。 - 開いて引き離す前記ステップの後に、前記パイプ・ホルダと前記継手保持器とをもとの位置に戻すステップをさらに含むことを特徴とする請求項15または16に記載のパイプとパイプ継手とを結合する方法。
- 駆動機構は、手動式駆動機構であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1に記載のパイプとパイプ継手とを結合する装置。
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