KR20130138210A - 파이프 무균 연결 방법 및 장치 - Google Patents

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clamping
tubes
separation
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미하엘 슈발름
토마스 브뤼크너
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프레제니우스 카비 도이치란트 게엠베하
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Abstract

본 발명은 다음 단계들로 이루어지는 파이프 무균 연결 방법에 관한 것으로: a) 제 1 파이프 (1a) 및 제 2 파이프 (1b) 가 제공되고; b) 상기 제 1 파이프 (1a) 및 제 2 파이프 (1b) 의 분리 영역이 가열 수단을 사용해 가열되고; c) 두 파이프 (1a, 1b) 가 각각 가열된 분리 영역에서 제 1 및 제 2 파이프 섹션 (100a, 100b, 101a, 101b) 으로 분리되도록 파이프에 견인력 (traction force) 및/또는 인장력을 파이프에 가함으로써 두 파이프 (1a, 1b) 가 기계적으로 분리되고; 그리고 d) 파이프 (1a, 1b) 가 분리된 후, 제 1 파이프의 분리에 의해 형성된 제 1 파이프 (1a) 의 제 1 파이프 섹션 (100a) 의 단부 (1001a) 와 제 2 파이프 (1b) 의 분리에 의해 형성된 제 2 파이프 (100b) 의 제 1 파이프 섹션 (100b) 의 단부 (1001b) 와 기계적 접촉이 형성되고, e) 파이프 섹션 (100a, 100b) 의 단부 (1001a, 1001b) 는, b) 단계에 따른 가열 후에, 그것이 서로 기계적으로 접촉하게 될 때, 분리 후 추가 가열 없이 재료 끼움장착 연결을 형성하도록 하는 온도를 여전히 가지도록 기계적 접촉이 형성된다. 본 발명은 또한 파이프 무균 연결 장치에 관한 것이다.

Description

파이프 무균 연결 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR THE STERILE CONNECTION OF PIPES}
본 발명은, 청구항 1 에 따른 튜브 연결 방법 및 청구항 7 에 따른 튜브 연결 장치에 관한 것이다.
특히 의료 분야에서, 튜브를 무균 방식으로 상호연결할 필요성이 있는데, 상기 튜브는 예를 들어 혈액 또는 주입액 (infusion liquids) 의 수송에 사용된다. 튜브의 무균 연결을 위해 EP 1 555 111 A1 에 공지된 방법으로, 먼저 예를 들어 열가소성 재료로 만들어진 2 개의 튜브는 가열된 블레이드에 의하여 절단되고 절단된 튜브의 2 개의 주요부는 가열된 블레이드를 따라 서로를 향하여 이동시킴으로써 상호연결되고 일단 블레이드가 제거되고 나면 서로에 대해 가압된다. 블레이드는 사용 후 유해 폐기물로서 폐기되어야 한다.
본 발명에 의해 해결되어야 하는 과제는, 가능한 가장 신속하게 튜브를 연결할 수 있고 최소의 폐기물을 발생시키는 방법을 제공하는데 있다. 또한, 본 발명은 튜브 연결 장치를 만드는 과제를 기초로 한다.
전술한 문제점들은 청구항 1 에 따른 특징을 가지는 방법 및 청구항 7 에 따른 특징을 가지는 장치에 의해 해결된다. 본 발명의 개선예는 종속항에 개시된다.
따라서, 튜브 무균 연결 방법이 제공되고 다음 단계들:
a) 제 1 및 제 2 튜브를 제공하는 단계;
b) 가열 수단을 사용해 제 1 및 제 2 튜브 각각의 분리 구역을 가열하는 단계;
c) 2 개의 튜브들 각각은 가열된 분리 구역에서 제 1 및 제 2 튜브부로 분리되도록 상기 튜브들에 인장력 및/또는 전단력을 가함으로써 2 개의 튜브들을 기계적으로 분리하는 단계; 및
d) 튜브들의 분리 후, 제 1 튜브의 분리에 의해 형성된 제 1 튜브의 제 1 튜브부의 단부와, 제 2 튜브의 분리에 의해 형성된 제 2 튜브의 제 1 튜브부의 단부 사이에 기계적 접촉을 형성하는 단계를 포함하고,
e) 상기 튜브부들의 단부들은, 상기 b) 단계에 따른 가열의 결과, 서로 기계적으로 접촉할 때, 분리 프로세스 후 부가적 가열 없이 서로 일체형 결합부를 형성하도록 하는 온도를 여전히 가지도록 기계적 접촉이 형성된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법에 의하면, 2 개의 튜브를 분리하는데 절삭 공구가 사용되지 않고, 각각의 튜브 구역 (분리 구역) 을 가열함으로써 그리고 가열에 의해 연화된 분리 구역으로 인장력 및/또는 전단력을 도입함으로써 분리가 이루어진다. 인장력을 가하기 위해서, 튜브는 각각 특히 일단부에서 유지되고 적어도 분리 구역에서 튜브가 따라 뻗어있는 종방향 축선을 따라 힘이 발생된다. (특히 각각의 분리 구역에 작용하는) 전단력이 또한 동시에 또는 선택적으로 (alternatively) 각각의 튜브에 가해질 수도 있고, 힘이 예를 들어 발생되고 분리 구역에서 튜브의 종방향 축선에 직각으로 또는 비스듬히 발생된다.
예를 들어, 튜브를 분리하기 위한 인장력 및/또는 전단력은 각각의 튜브 일부의 회전 및/또는 병진 운동에 의해 발생된다. 가열된 분리 구역에서 튜브의 분리를 유발하는 인장력 및/또는 전단력을 발생시키는 가능성은 이하 더 상세히 설명될 것이다.
본 발명에 따른 방법에 의하면, 바람직하게, 상기 단부들이 서로 접촉하기 전 b) 단계에 따른 가열 이외에 제 1 튜브부의 단부를 별도로 가열하지 않는다. 예를 들어, 튜브부의 단부는 튜브의 분리 직후 최대 온도를 가지고 단부가 서로 접촉할 때까지 더 낮은 온도로 냉각된다. 하지만, 이런 더 낮은 온도는 2 개의 단부가 열의 영향을 더 받지 않으면서 일체로 함께 결합되기에 여전히 충분히 높다. 특히, 제 1 튜브부의 단부들 사이의 기계적 접촉은 빠르게 형성되어서 상기 단부는 서로 기계적으로 접촉하게 될 때 각 단부는 각 튜브부의 재료의 용융점보다 높은 온도를 여전히 가진다. 예를 들어, (열가소성) 튜브 재료가 열가소성 상태에 도달할 때까지 튜브의 분리 구역은 (예를 들어 200 ℃ 를 초과해) 가열된다. 튜브를 분리한 후 튜브를 연결할 때까지 제 1 튜브부의 단부의 온도는 예를 들어 100 ℃ 를 초과한다.
튜브의 분리에 의해 형성되는 제 1 튜브부의 단부는 그것의 지속적인 고온으로 인해 실링될 수 있어서, 특히 제 1 튜브부의 무균 폐쇄가 형성된다. 제 1 튜브부의 단부가 상호연결될 때까지 제 1 튜브부의 단부는 튜브 재료의 용융점을 초과하는 온도를 가지기 때문에, 부가적으로 제 1 튜브부가 연결될 때까지 이 시일이 존재하도록 보장된다.
이미 전술한 대로, 2 개의 튜브는 특히 열가소성 재료 (예를 들어 PVC 또는 다른 플라스틱) 로 형성되고, 제 1 튜브부의 2 개의 단부가 서로 접촉하게 될 때 제 1 튜브부의 2 개의 단부는 각각 여전히 열가소성 상태로 있다. 하지만, 절대적으로 2 개의 튜브가 동일한 재료로 이루어질 필요는 없고, 예를 들어 다른 열가소성을 갖는 다른 재료로 만들어진 튜브가 물론 또한 본 발명에 따른 방법에 상호연관될 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제 1 및 제 2 튜브의 분리와 제 1 튜브부 단부들 사이의 기계적 접촉 순간 사이의 간격은 최대 0.1 초, 특히 최대 0.05 초이다. "기계적 접촉 순간" 은 특히 제 1 튜브의 제 1 튜브부 단부와 제 2 튜브의 제 1 튜브부 단부 사이에 접촉이 처음 발생하는 순간이다. 특히, 상호연결될 단부는 각각 단부면을 가지고, 상기 단부면은 기계적 접촉을 형성하도록 서로에 대해 가압되어서, 2 개의 단부면이 서로 접촉하는 순간이 또한 "기계적 접촉 순간" 으로 고려될 수 있다.
본 발명은 당연히 튜브의 분리와 제 1 튜브부의 연결 사이의 특정 간격에 고정되지 않는다는 점에 주목한다. 추가 가열 단계 없이 제 1 튜브부의 단부를 일체로 결합할 수 있도록 기계적 접촉이 충분히 빨리 형성된다면 위에서 개시된 간격보다 훨씬 긴 간격을 또한 생각해 볼 수 있다. 예를 들어, 고려된 간격은 0.1 초보다 훨씬 길 수도 있고, 예를 들어 1 초 정도일 수도 있다.
특히 2 개의 제 1 튜브부의 단부들 사이에 기계적 접촉을 형성하는 것은 (예를 들어 최초의 튜브 단부의 형태인) 각각의 제 2 튜브부로부터 이격되게 (예를 들어 제 2 튜브부보다 긴 주요 튜브부의 형태인) 각각의 제 1 튜브부를 이동시키는 단계, 2 개의 제 1 튜브부를 서로를 향해 이동시키고, 공통 축선을 따라 튜브부의 단부를 정렬하고 2 개의 단부 (특히 그것의 단부면) 를 서로에 대해 가압하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 서로를 향해 2 개의 제 1 튜브부를 이동시키는 단계는, 제 1 튜브의 제 1 튜브부의 적어도 일부를 회전시키고 그리고/또는 제 2 튜브의 제 1 튜브부의 적어도 일부를 회전시키는 것을 포함한다. 여기에서, (제 1 및 제 2 튜브의) 2 개의 제 1 튜브부는 예를 들어 각각의 수용 장치에 장착되어서, 튜브부는 제 1 및 제 2 튜브의 분리 후 회전으로 인해 서로를 향해 움직일 수 있다. 이 유형의 회전 가능한 수용 장치는 이하 더 상세히 논의될 것이다.
특히, 제 1 튜브의 제 1 튜브부 및/또는 제 2 튜브의 제 1 튜브부는, 제 1 튜브부가 적어도 부분적으로 연장되는 평면에 적어도 대략 직각으로 뻗어있는 회전 축선을 중심으로 회전한다. 예를 들어, 제 1 튜브의 제 1 튜브부는, (제 2 튜브의 제 1 튜브 구역의 단부에 연결될) 제 1 튜브부의 단부가 적어도 대략 직선으로 (다시 말해서 종방향 축선을 따라) 연장되도록 장착되는데, 회전 축선은 그러면 직선으로 뻗어있는 이 단부에 직각으로 배향된다. 따라서, 튜브부가 "평면을 따라" 연장된다고 서술한 표현은, 튜브부가 곡선 방식으로 또는 서로 각을 이루는 부분을 가지고 뻗어있다는 것을 반드시 의미하지는 않는다. 또한, 튜브부는 적어도 부분적으로 실질적으로 직선으로 연장되는 것이 가능하다.
예를 들어, 전술한 방법을 수행하기 위한 장치가 사용되고 다음:
- 제 1 튜브를 수용하기 위한 제 1 수용 장치;
- 제 2 튜브를 수용하기 위한 제 2 수용 장치;
- 제 1 및 제 2 튜브의 분리 구역을 가열하기 위한 가열 수단;
- 가열된 분리 구역에서 2 개의 튜브 각각을 제 1 및 제 2 튜브부로 분리하도록 튜브에 인장력 및/또는 전단력을 발생시키기 위한 수단;
- 제 1 튜브의 분리에 의해 형성된 제 1 튜브의 제 1 튜브부의 단부와, 제 2 튜브의 분리에 의해 형성된 제 2 튜브의 제 1 튜브부의 단부 사이에 기계적 접촉을 형성하기 위한 접촉 발생 수단을 포함하고,
- 접촉 발생 수단은 튜브의 분리 후 튜브부의 단부를 (빠르게) 서로 기계 접촉시키도록 설계되어서, 가열 수단을 사용한 가열의 결과, 서로 기계적으로 접촉할 때, 튜브부의 단부는 새로 가열하지 않고 단부가 서로 일체형 결합부를 형성하도록 하는 온도를 여전히 가진다.
또한 본 발명은 특히 전술한 바와 같은 방법을 수행하기 위한 튜브의 무균 연결 장치에 관한 것으로, 이 장치는,
- 제 1 튜브를 수용하기 위한 제 1 수용 장치;
- 제 2 튜브를 수용하기 위한 제 2 수용 장치;
- 제 1 수용 장치에 배치된 제 1 튜브의 분리 구역 및 제 2 수용 장치에 배치된 제 2 튜브의 분리 구역을 가열하기 위한 가열 수단; 및
- 가열된 분리 구역에서 제 1 및 제 2 튜브 각각을 제 1 및 제 2 튜브부로 분리하기 위한 분리 수단을 포함하고,
- 제 1 및 제 2 수용 장치는 각각, 각각의 제 1 튜브부가 평면을 따라 적어도 부분적으로 연장되게 각각의 제 1 튜브부를 유지하도록 설계되고, 2 개의 수용 장치 중 적어도 하나는 평면에 적어도 대략 직각으로 뻗어있는 회전 축선을 중심으로 회전할 수 있게 장착되고,
- 제 1 및 제 2 튜브의 분리 후, 회전 축선을 중심으로 제 1 및/또는 제 2 수용 장치를 회전시킴으로써 제 1 튜브의 제 1 튜브부의 단부가 제 2 튜브의 제 1 튜브부의 단부와 기계적으로 접촉할 수 있도록 장치가 설계된다.
본 발명에 따른 방법에 대해 추가 전술한 대로, 제 1 튜브부의 단부간 접촉 (및, 특히 제 1 및/또는 제 2 수용 장치의 회전) 이 특히 빠르게 발생되어서, 단부는, 가열 수단을 사용한 가열의 결과, 심지어 튜브의 분리 후에 (예를 들어 심지어 일단 가열 수단의 스위치가 꺼졌을 때), 단부가 서로 기계적으로 접촉할 때, 이러한 온도를 여전히 가져서, 단부는 새로 가열하지 않고 서로 일체형 결합부를 형성한다.
튜브를 분리하고 제 1 튜브부를 연결하기 위해서, 이 유형의 장치는 단지 단일 열원 (가열 수단) 을 필요로 하는데, 왜냐하면 튜브부를 연결하기 전 별도로 부가적으로 튜브부를 가열하지 않기 때문이다. 이것은 가능한 가장 콤팩트하고 비용 효율적인 방식으로 장치가 제조될 수 있도록 한다. 가능한 콤팩트한 설계는 결국 제 1 튜브부의 짧은 이동 경로를 가능하게 할 수 있고, 상기 경로는 상기 튜브부의 단부들 사이에 기계적 접촉을 만들 때 커버되어야 한다. 이것은 예를 들어 위치결정 문제를 감소시키거나 없앨 수도 있고 특히 짧은 "도킹 시간 (dock times)" 을 가능케 하는데, 다시 말해서 튜브가 분리되고 제 1 튜브부는 비교적 짧은 기간 (예를 들어 10 초 미만, 예를 들어 대략 6 초) 내에 연결된다. 게다가, 짧은 튜브 (예를 들어 최대 3 ㎝ 길이) 가 또한 상호연결될 수 있다.
단 하나의 열원이 제공되어야 하므로, 또한 예를 들어 특히 간단한 방식으로 조립될 수 있고, 가능한 한 효과적이고 본 발명에 따른 장치를 수분 침투에 대해 보호하는 커버를 제공할 수 있다. 게다가, 제 1 튜브부는 수용 장치의 회전 운동을 통하여 튜브부의 단부를 실질적으로 접촉시키기 위해서 이동된다. 이러한 회전 운동은 비교적 간단하고 견고한 기구에 의해 발생될 수 있어서, 가능한 한 신뢰성 있고 장기간 안정적인 장치가 형성될 수 있다. 전기 모터는 특히 수용 장치를 구동하는데 사용된다. 예를 들어, 각각의 경우에 DC 모터가 사용되는데, 이것은 특히 모터 및 따라서 각각의 수용 장치의 위치를 설정할 수 있도록 인코더를 가진다.
제 1 튜브는 예를 들어 제 1 컨테이너 (예를 들어 혈액 백) 에 연결되고 제 2 튜브는 예를 들어 혈액 첨가제를 담은 제 2 컨테이너에 연결된다. 이 예에서 본 발명에 따른 방법은 양쪽 튜브로부터 "자유" 튜브 단부 ("제 2 튜브부") 를 분리하고 나머지 주요 튜브부 ("제 1 튜브부") 를 상호연결 ("도킹") 함으로써 2 개의 컨테이너를 상호연결하도록 사용될 수 있다. 다른 적용은 예를 들어 혈액 운반 튜브를 백혈구 필터에 연결하는 것이다.
본 발명에 따른 방법에 대해 이미 추가로 전술한 요소들은 물론 이 장치에서 또한 구현될 수도 있음을 주목한다. 예를 들어, 제 1 튜브부 단부의 분리로부터 접촉까지 경과하는 기간은 0.1 초 미만이다.
게다가, 이미 전술한 대로, 제 1 튜브부가 "평면을 따라" 뻗어있다는 표현은 물론 제 1 튜브부가 실질적으로 직선으로 (다시 말해서 종방향 축선을 따라) (적어도 부분적으로) 연장되도록 제 1 튜브부가 수용 장치에서 유지되는 경우를 또한 포함한다는 것을 주목한다.
예를 들어, 수용 장치에 배치된 튜브를 클램핑하기 위한 적어도 하나의 클램핑 장치는 분리 프로세스에 대비하여 특히 튜브를 함께 가압하고 그리고/또는 (예를 들어 클램핑 장치가 고정되는 지지부에서) 튜브를 유지하도록 각각의 수용 장치에 부여된다. 이 클램핑 장치는 특히 수용 장치의 회전 시 동반 작동 (entrain) 하지 않도록 배치된다. 수용 장치와 각각의 클램핑 장치가 공통 지지부에 배치되는 것을 생각할 수 있는데, 그러나 단지 수용 장치 (또는 수용 장치 중 적어도 하나) 만 지지부에 대해 회전할 수 있고 클램핑 장치는 회전할 수 없다.
클램핑 장치는 각각 2 개의 클램핑 조를 포함할 수도 있고, 클램핑 조 사이에 제 1 또는 제 2 튜브가 통과하고 클램핑 조들 사이에서 튜브를 클램핑하도록 클램핑 조는 각각 서로를 향해 움직일 수 있다. 예를 들어, 2 개의 클램핑 조 (또는 클램핑 조 중 단 하나) 는 클램핑 조의 위치를 확인할 수 있도록 예를 들어 인코더를 또한 포함할 수도 있는 전기 모터에 의해 회전된다.
본 발명에 따른 장치의 실시형태에 따르면, 가열 수단은 고주파 전압 발생 수단을 포함하고, 이것은 각각 2 개의 클램핑 장치 중 적어도 하나에 전기 접속되고 클램핑 장치의 구역에서 고주파 전기장을 발생시키도록 각각의 클램핑 장치로 고주파 전압을 도입하도록 설계된다. 이 고주파 장은 클램핑 장치에 의해 클램핑되는 튜브의 구역 (분리 구역) 을 (특히 튜브 재료의 쌍극자와 부착을 통하여) 가열한다.
예를 들어, 클램핑 장치는 이 예에서 2 개의 클램핑 조를 또한 가지는데, 클램핑 조들 사이에서 튜브가 클램핑될 수 있고, 고주파 전압은 2 개의 클램핑 조 중 하나로 적어도 공급된다. 특히, 고주파 전압이 공급되는 클램핑 조는 금속 (예를 들어 황동) 으로 형성된다. 환언하면, 클램핑 조 중 적어도 하나는 HF 전극을 형성하는데, 이것은 종래의 HF 전극과는 달리 예를 들어 평평한 면을 가지고, 이 평평한 면을 통하여 클램핑 조는 클램프된 위치에서 튜브에 대해 지탱된다.
분리 구역에서 튜브의 온도 및 가열된 튜브 구역의 크기는 예를 들어 발생된 고주파 장의 지속기간 및/또는 세기를 통하여 제어 (예를 들어 조절) 될 수 있다. 예를 들어, 가열된 튜브의 가소성 (경도) 은 튜브 재료에 존재하는 온도의 측정으로 고려될 수 있고, 튜브의 가소성은 예를 들어 클램핑 장치에 의하여 튜브를 클램핑하는데 필요한 힘의 측정을 기반으로 (예를 들어, 클램핑 장치가 전기 모터에 의해 작동된다면, 클램핑 장치, 특히 그것의 클램핑 조를 클램핑된 위치로 가져오는데 필요한 전기 모터에 의해 수용된 전류를 기반으로) 확인된다.
특히 모터 전류 (또는 모터 전압) 는 미리 규정될 수 있고 구동된 클램핑 조의 위치는 모터의 인코더를 사용해 모니터링될 수 있고, 수용된 모터 전류를 기반으로 클램핑 조가 튜브에 대해 지탱되는 때를 결정할 수 있다. 일단 클램핑 조가 튜브에 대해 지탱되면, 고주파 전압의 스위치가 켜진다. 튜브의 온도 (다시 말해서 유연도) 에 따라, 클램핑 조는 계속 이동할 것이고, 일단 고주파 전압의 스위치가 켜지고 나면 예를 들어 클램핑 조에 의해 커버된 경로에 대해 미리 규정할 수 있는 값에 따라, 다시 말해서 튜브의 특정 유연도에서 튜브는 파단되기 시작한다 (다시 말해서 하기에 추가 설명되는 운동 발생 수단이 예를 들어 활성화된다).
튜브의 온도는, 또한 온도 제어를 위해 사용될 수 있는 고주파 전압 발생 수단의 고주파 회로의 고주파를 공급하는데 필요한 조정에 영향을 또한 미친다.
본 발명은 고주파 장에 의한 가열에 제한되지 않음에 주목한다. 오히려, 다른 가열 수단, 특히 튜브의 비접촉 가열을 가능하게 하는 가열 수단 (예를 들어 공기 가열기 또는 레이저) 이 또한 사용될 수도 있다.
본 발명의 다른 개선예에 따르면, 수용 장치에 배치된 튜브를 클램핑하기 위한 적어도 하나의 추가 클램핑 장치가 각각의 수용 장치에 부여되고 수용 장치가 회전할 때 클램핑 장치가 동시 회전하도록 각각의 수용 장치에 배치된다. 제 2 클램핑 장치는 특히 각각의 수용 장치에서 튜브를 유지하고 그리고/또는 분리 전후에 튜브를 함께 가압하는데 사용된다. 예를 들어, 이런 추가 클램핑 장치는 마찬가지로 수용 장치에 연결되는 2 개의 클램핑 조를 포함한다. 가열 수단이 고주파 장에 의한 가열을 기초로 한다면, 추가 클램핑 장치의 2 개의 클램핑 조 중 적어도 하나는 가능하다면 고주파 장의 영향을 방지하도록 플라스틱으로 형성될 수도 있다.
예를 들어, 추가 클램핑 장치의 2 개의 클램핑 조 중 하나는 수용 장치에 고정 연결되고, 반면에 다른 하나의 클램핑 조는 (예를 들어 전기 모터에 의해) 수용 장치에 대해 움직일 수 있도록 상기 수용 장치에 연결되어서, 고정 클램핑 조를 향하여 가동 클램핑 조를 이동 (예를 들어 회전) 시킴으로써 2 개의 클램핑 조 사이에 튜브가 클램핑될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 특히 부여된 수용 장치와 함께 회전하지 않는 (제 1) 클램핑 장치 및 (수용 장치에 대하여) 동시 회전하는 (제 2) 클램핑 장치 둘 다 포함한다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 클램핑 장치는 서로에 대한 클램핑 장치의 운동 결과 각각의 튜브에 가해진 인장력 및/또는 전단력에 튜브가 노출되도록 배치되고, 상기 힘은 가열된 분리 구역에서 튜브의 분리를 유발한다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 클램핑 장치 사이의 튜브가 서로에 대한 상기 클램핑 장치의 운동으로 인해 분리되도록 2 개의 클램핑 장치의 구역 및/또는 2 개의 클램핑 장치 사이의 구역에서 가열 수단이 튜브를 가열할 수 있다.
예를 들어, 제 1 튜브부 단부의 내면은 제 2 클램핑 장치에 의해 서로에 대해 가압되어서, 튜브 단부의 높은 온도로 인해, 내면들 사이에 일체형 결합부가 특히 형성되어서, 제 1 튜브부 각각의 단부가 폐쇄되고 따라서 제 1 튜브부의 내부는 제 1 튜브부들 사이에 기계적 접촉을 형성하는 동안 무균 상태로 유지된다. 제 1 클램핑 장치는 제 2 튜브부를 유사하게 폐쇄한다.
인장력 및/또는 전단력이 튜브에 가해지고, 다시 말해서 분리 수단이 가열된 분리 구역에서 튜브의 분리를 유발하는 인장력 및/또는 전단력을 가하기 위한 수단을 포함한다는 점에서 제 1 및 제 2 튜브는, 예를 들어, 이미 전술한 대로 분리된다. 분리 수단은 예를 들어 제 1 및/또는 제 2 수용 장치의 운동을 발생시키기 위한 운동 발생 수단을 포함하고, 인장력 및/또는 전단력은 운동 발생 수단을 사용해 발생되는 제 1 및/또는 제 2 수용 장치의 운동 결과 제 1 및/또는 제 2 튜브로 도입되고 제 1 및/또는 제 2 튜브를 제 1 및 제 2 튜브부로 분리한다.
하지만, 본 발명에 따른 장치는 인장력 또는 전단력을 발생시키는 분리 수단에 제한되지 않는다. 오히려, 튜브는 또한 다른 방식으로, 예를 들어 레이저 또는 절삭 날을 사용해 분리될 수도 있다. 또한 다른 분리 수단이 서로 조합되어 사용되는 것을 생각할 수 있는데, 예를 들어 튜브들 중 하나가 인장력을 가함으로써 분리될 수 있고 다른 하나의 튜브는 전단력을 가함으로써 분리될 수 있다.
게다가, 튜브 상의 인장력 및/또는 전단력은, 수용 장치의 구역에서 연장되는 튜브부의 평면에 직각으로 뻗어있는, 수용 장치의 회전 축선을 중심으로 제 1 및/또는 제 2 수용 장치를 회전시킴으로써 또한 발생될 수도 있다. 환언하면, 분리 수단은 튜브의 분리 구역에서 분리력 (특히 전단력) 을 발생시키도록 수용 장치의 회전을 단지 제어한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 운동 발생 수단은 제 1 수용 장치에 연결된 제 1 암 및 제 2 수용 장치에 연결된 제 2 암을 포함하고, 2 개의 암은 그것이 가위형 방식으로 공통 회전 축선을 중심으로 서로에 대해 회전할 수 있도록 상호연결된다. 예를 들어, 제 1 암의 단부 구역은 제 1 수용 장치에 결합되고 제 2 암의 단부 구역은 제 2 수용 장치에 결합된다. 단부 구역으로부터 이격된 제 1 암의 구역은 제 2 암의 단부로부터 이격된 제 2 암의 구역과 중첩되고, 예를 들어 (예를 들어 핀 형태의) 결합 수단이 이 중첩 구역에 제공되고 서로에 대해 회전할 수 있도록 2 개의 암을 결합한다. 2 개의 암을 벌려줌으로써, 수용 장치는, 보다 구체적으로 암이 중심으로 회전하는 회전 축선을 중심으로, 다시 말해서 특히 수용 장치 외부에 배치된 회전 축선을 중심으로 한 암의 운동에 따라 이동될 수 있다. 따라서, 운동 발생 수단은 (제 1 튜브부가 따라 연장되는 평면에 직각으로 배향되는 수용 장치의 회전 축선을 중심으로 한 가능한 회전 이외에) 수용 장치의 부가적 운동을 가능하게 한다.
대응하는 길이 (다시 말해서 수용 장치가 움직이는 원형 경로의 반경) 의 암 때문에, 수용 장치의 실제적으로 선형 운동이 발생될 수 있다.
또한, 분리 수단은 제 1 및/또는 제 2 수용 장치의 병진 운동 (다시 말해서 순수하게 직선 운동 또는 적어도 실질적으로 직선 운동) 을 발생시키기 위한 병진 운동 발생 수단을 포함하는 것을 생각할 수 있고, 제 1 및/또는 제 2 튜브 상의 인장력 및/또는 전단력은 마찬가지로 병진 운동 발생 수단에 의해 발생되는 병진 운동의 결과 발생되어서 튜브의 분리를 초래한다. 물론, 분리 수단이 회전 발생 수단 및 병진 운동 발생 수단 양자를 가지는 것이 또한 가능하고, 다시 말해서 2 개의 수용 장치 중 적어도 하나는 회전 및 병진운동 둘 다 (특히 동시에) 수행할 수도 있다.
게다가, 장치는 (이미 전술한 대로) 제 1 클램핑 장치를 포함할 수도 있는데, 제 1 클램핑 장치는 수용 장치 중 하나에 부여되고 제 1 클램핑 장치에 튜브가 클램핑될 수 있고 제 1 클램핑 장치는 수용 장치의 회전 및/또는 병진 운동으로 동반 작동하지 않는다. (전술한 바와 마찬가지로) 장치는 예를 들어 제 2 클램핑 장치를 더 포함하는데, 이것은 수용 장치의 회전 및/또는 병진 운동으로 동반 작동되어서, 인장력 및/또는 전단력이 (고정된) 제 1 클램핑 장치에 대한 수용 장치의 병진 운동 및/또는 회전 운동에 의해 발생될 수 있다. 일단 튜브가 분리되면, 그러면 제 1 클램핑 장치는 제 2 튜브부의 형성된 자유 단부를 클램핑하고 제 2 클램핑 장치는 제 1 튜브부의 자유 단부를 클램핑한다.
본 발명의 추가 실시형태에 따르면, 제 1 및/또는 제 2 수용 장치는 각각 플레이트형 방식으로, 특히 디스크의 형태로 (다시 말해서 평면도에서 적어도 대략 원형 플레이트의 형태로) 설계된다. 예를 들어, 디스크는 그것의 중심점을 통하여 연장되는 회전 축선을 중심으로 회전할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 1 및/또는 제 2 수용 장치는 각각 제 1 또는 제 2 튜브의 삽입을 위해 (각각의 수용 장치에 부여되는) 회전 축선과 평행하게 배향된 면에 (예를 들어 그루브 형태의) 리세스를 가지는 수용체를 포함한다. 수용 장치는 예를 들어 플레이트의 형태로 구현되고, 수용체는 플레이트의 주요면 중 하나에 프리즘형 몸체로서 배치된다. 그러면, 전술한 리세스는 예를 들어 플레이트의 주요면에 직각으로 연장되는 프리즘형 몸체의 일면에 위치한다.
전술한 장치는 특히 튜브 무균 연결 방법을 수행하는데 사용되고, 상기 방법은 다음 단계들:
- 제 1 및 제 2 튜브를 제공하는 단계;
- 분리 구역에서 제 1 및 제 2 튜브를 가열하는 단계;
- 가열된 분리 구역에서 제 1 및 제 2 튜브를 제 1 및 제 2 튜브부로 분리하는 단계; 및
- 제 1 튜브의 제 1 튜브부 단부와 제 2 튜브의 제 1 튜브부 단부 사이에 기계적 접촉을 형성하는 단계를 포함하고,
- 제 1 튜브부가 적어도 부분적으로 따라 연장되는 평면에 적어도 대략 직각으로 뻗어있는 회전 축선을 중심으로 제 1 및/또는 제 2 튜브부를 회전시킴으로써 기계적 접촉이 형성된다.
본 발명은 도면을 참조하여 예시적 실시형태를 기초로 이하 더 상세히 설명될 것이다.
도 1a 내지 도 1d 는 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 방법의 개략적 방법 단계들을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2h 는 본 발명의 제 1 예시적 실시형태에 따른 장치의 작동 원리를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3f 는 운동 발생 수단의 작동 원리를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4g 는 도 2a 내지 도 2h 의 장치의 수정예의 작동 원리를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5e 는 본 발명에 따른 장치의 수용 장치에 배치된 다른 직경의 튜브의 중심을 맞추는 단계들을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6f 는 제 1 튜브부의 위치결정을 나타낸다.
도 7a 내지 도 7f 는 본 발명에 따른 장치의 클램핑 장치의 제 1 실시형태를 나타낸다.
도 8a 내지 도 8f 는 본 발명에 따른 장치의 클램핑 장치의 제 2 실시형태를 나타낸다.
도 9a 내지 도 9f 는 제 1 직경의 삽입된 튜브를 갖는 본 발명에 따른 장치의 클램핑 장치의 제 3 실시형태를 나타낸다.
도 10a 내지 도 10f 는 제 2 직경의 삽입된 튜브를 갖는 본 발명에 따른 장치의 클램핑 장치의 제 3 실시형태를 나타낸다.
도 1a 내지 도 1d 는 본 발명의 예시적 실시형태에 따른 튜브의 무균 연결 방법을 도시한다. 이 예시적 실시형태에 따르면, 각각 열가소성 재료로 형성된 제 1 튜브 (1a) 및 제 2 튜브 (1b) 가 제공되어 상호연결될 것이다. 튜브 (1a, 1b) 는 각각 폐쇄된 단부를 가지고 튜브 각각의 타단부 (미도시) 를 통하여 예를 들어 액체 저장조에 연결된다 (도 1a).
튜브 (1a, 1b) 를 연결하기 전, 튜브는 각각 제 1 튜브부 (100a, 100b) 및 (각 튜브의 자유 단부를 포함하는) 제 2 튜브부 (101a, 101b) 로 분리된다. 튜브의 분리를 준비하기 위해서, 상기 튜브는 각각 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 및 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 에 의해 클램핑된다. 고주파 전기 전압은 고주파 전압 발생 수단 (미도시) 형태의 가열 수단을 사용해 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 로 전달되어서, 고주파 전기장이 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 구역에서 발생되고, 의도된 분리 구역에서, 다시 말해서 특히 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 구역에서 그리고 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 및 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 사이의 구역에서 각각의 튜브 (1a, 1b) 를 (예를 들어 적어도 200 ℃ 로) 가열한다. 특히, 튜브는 도 2a 내지 도 2h 를 참조로 이하 더 상세히 설명될 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 와 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 사이의 구역에서 서로 파단된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법 및 이 방법에 맞는 본 발명에 따른 장치는 따라서 튜브의 비접촉 분리를 가능하게 한다.
일단 각각의 튜브 (1a, 1b) 의 분리 구역이 튜브 재료의 용융점을 초과하는 온도로 가열되고 나면, 다시 말해서 일단 분리 구역에서 튜브 재료가 열가소성 상태로 있다면, 인장력이 튜브의 종방향 축선을 따라 각각의 튜브 (1a, 1b) 에 가해져서, 상기 튜브는 연화된 분리 구역에서 서로 파단된다 (도 1c). 도 1a 내지 도 1d 의 실시예에서, 인장력은 각각의 클램핑 장치 (30a, 30b) 를 고정되게 장착함으로써 그리고 클램핑 장치 (30a, 30b) 로부터 이격되게 클램핑 장치 (40a, 40b) 에 힘 (도 1c 에서 화살표 (A, B) 로 나타냄) 을 가함으로써 발생된다.
예를 들어, 가열 수단은 튜브 (1a, 1b) 의 분리 후 (또는 직전에) 스위치를 끄고, 다시 말해서 클램핑 장치 (30a, 30b) 로 고주파 전압의 도입이 종료된다. 하지만, 예를 들어 액체가 있을 수도 있는 나머지 튜브부 (101a, 101b) 를 신뢰성있게 페쇄하기 위해서, 튜브의 분리 후 가열 수단을 스위치를 켠 상태로 유지하는 것을 또한 생각할 수 있다. 일단 튜브 (1a, 1b) 를 분리하고 나면, 제 1 튜브 (1a) 의 분리에 의해 형성되는 제 1 튜브부 (100a) 의 단부 (1001a) 와 제 2 튜브 (1b) 의 분리에 의해 형성되는 제 2 튜브 (1b) 의 제 1 튜브부 (100b) 의 단부 (1001b) 사이에 기계적 접촉이 발생된다. 이를 위해, 지금 분리된 제 1 튜브부 (100a, 100b) 는 특히 처음에 제 2 튜브부 (101a, 101b) 로부터 이격되게 이동되고 공통 축선을 따라 정렬된다. 그 후, 제 1 튜브부의 2 개의 단부 (1001a, 1001b) 가 서로 기계적 접촉할 때까지 (도 1d), 제 1 튜브부 (100a, 100b) 는 서로를 향해 움직인다 (화살표 (C, D)).
튜브 단부 (1001a, 1001b) 가 상호연결될 때까지 가열 수단은 또한 스위치를 켠 상태로 유지될 수도 있다는 점이 주목된다. 하지만, 튜브의 분리 후, 제 1 튜브부 (100a, 100b) 의 단부 (1001a, 1001b) 는 가열 수단으로부터 (특히 HF 클램핑 장치 (30a, 30b) 로부터) 떨어져 위치하여서, 가열 수단에 의해 단부 (1001a, 1001b) 는 가열되지 않는다.
튜브 (1a, 1b) 의 분리 후 단부들 (1001a, 1001b) 사이의 기계적 접촉이 빠르게 발생하여서, 2 개의 단부 (1001a, 1001b) 각각은 단부들이 서로 접촉할 때 여전히 튜브 재료의 용융점을 초과하는 온도를 가져, 단부 (1001a, 1001b) 를 새로 가열할 필요없이 단부는 서로 일체형 결합부를 형성한다 (다시 말해서, 서로 용접된다).
도 2a 내지 도 2h 각각은 본 발명의 제 1 예시적 실시형태에 따른 장치의 사용으로 2 개의 튜브들 사이에 무균 연결을 형성하는 동안 다른 단계들을 나타낸다. 도 2a 에 따르면, 장치 (10) 는 제 1 디스크 (20a) 형태의 제 1 수용 장치 및 제 2 디스크 (20b) 형태의 제 2 수용 장치를 포함한다. 디스크 (20a, 20b) 는 각각 상기 디스크의 중심점을 통과하고 상기 디스크의 각각의 주요면에 직각으로 연장되는 회전 축선을 중심으로 회전할 수 있게 장착된다.
제 1 튜브 (1a) 는 제 1 디스크 (20a) 에 수용되고 제 2 튜브 (1b) 는 제 2 디스크 (20b) 에 수용된다. 튜브 (1a, 1b) 각각은 각각의 디스크 (20a, 20b) 에 배치된 수용체 (21a, 21b) 를 따라 안내되고, 수용체 (21a, 21b) 각각은 튜브를 안내하기 위한 그루브 (211a, 211b) 를 가지는데 (도 2a 의 기본 도면 바로 옆의 바닥 좌측 모서리에 단면도로 도시된 장치 (10) 의 세부 참조), 이것은 튜브 (1a 또는 1b) 를 각각 향하는 프리즘형 수용체 (21a, 21b) 일면의 적어도 일부에 대해 연장된다.
장치 (10) 는 안내체 (22) 를 더 포함하는데, 이것은 양쪽 디스크 (20a, 20b) 에 공동으로 부여되고 (하지만 양쪽 디스크에 대해 분리하여 배치되고) 제 1
튜브 (1a) 를 향하는 제 1 그루브 (221a) 와 제 2 튜브 (1b) 를 향하는 제 2 그루브 (221b) 를 포함하는데, 그루브는 각각의 튜브를 안내하는데 사용된다; 도 2a 에서 장치 (10) 의 세부에 대해 이미 전술한 단면도 참조.
게다가, 장치 (10) 는 제 1 디스크 (20a) 및 제 2 디스크 (20b) 에 각각 부여된 2 개의 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 를 포함한다. 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 는 제 1 클램핑 조 (301a, 301b) 를 각각 가지는데, 이것은 디스크 (20a, 20b) 의 주요면에 직각으로 (다시 말해서 또한 튜브 (1a, 1b) 가 수용체 (21a, 21b) 의 구역에서 적어도 따라 연장되는 평면 또는 종방향 축선에 직각으로) 연장되는 회전 축선을 중심으로 회전할 수 있게 장착된다. 튜브 (1a, 1b) 는 제 1 클램핑 조 (301a, 301b) 를 회전시킴으로써 클램핑 조들 (301a, 302a 및 301b, 302b) 사이에 각각 클램핑된다 (이하 더 상세히 설명되는 도 2c 참조).
장치 (10) 는 또한 2 개의 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 를 포함하는데, 이것은 마찬가지로 디스크 (20a, 20b) 중 하나에 각각 부여된다. 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 는 디스크 (20a, 20b) 에 배치되지만 각각의 디스크 (20a, 20b) 에 대해 회전할 수 있는 각각의 제 1 클램핑 조 (401a, 401b), 및 디스크 (20a, 20b) 에 고정되게 (회전할 수 없게) 배치된 제 2 클램핑 조 (402a, 402b) 를 가진다. 제 2 클램핑 조 (402a, 402b) 의 방향으로 제 1 클램핑 조 (401a, 401b) 를 각각 회전시킴으로써, 튜브는 제 1 클램핑 장치 위에 (다시 말해서, 튜브 (1a, 1b) 의 자유 단부를 마주보지 않는 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 일면에) 클램핑될 수 있다. 예를 들어, 클램핑 조 (401a, 401b) 는 각각의 수용체 (21a, 21b) 에서 대응하여 구현된 리세스 내부에서 안내된다.
일단 튜브 (1a, 1b) 가 수용체 (21a, 21b) 및 안내체 (22) 에서 각각의 그루브 (211a, 221a 또는 211b, 221b) 로 삽입되고 나면, 디스크 (20a, 20b) 는 안내체 (22) 를 향하여 약간 회전하고, 다시 말해서 제 1 디스크 (20a) 는 반시계 방향으로 회전하고 제 2 디스크 (20b) 는 시계 방향으로 회전하여, 수용체 (40a, 40b) 가 안내체 (22) 를 향하여 이동되어서, 튜브 (1a, 1b) 는 안내체 (22) 에서 각각의 튜브 (1a, 1b) 에 부여된 수용체 (40a, 40b) 와 그루브 (221a, 221b) 사이에서 약간 클램핑된다.
적어도 대략 V 형 또는 U 형 실시형태의 적어도 하나의 그루브 (211a, 211b 또는 221a, 221b) 때문에, 튜브가 중심에 맞추어지고, 다시 말해서 삽입 후 그것의 위치로부터 디스크 (20a, 20b) 에서 약간 (수직으로) 이격되게 이동하여서, 수용체 (40a, 40b) 와 안내체 (22) 사이에 클램핑된 튜브 (1a, 1b) 부분의 중심점이 튜브의 직경에 관계없이 디스크 (1a, 1b) 의 상부면으로부터 규정된 거리에 배치되고, 다시 말해서 그루브 (211a, 211b 및 221a, 221b) 에 대해 중심에 맞추어진다. 이런 튜브의 중심 조정은 특히 다른 직경의 튜브부의 연결을 가능하게 하는데, 이것은 이하 더 상세히 논의될 것이다. 중심 맞춤 프로세스는 특히 도 2b 의 기본 도면 옆의 좌측 단면도에 도시되고, 수용체 (211a) 와 안내체 (22) 가 튜브 (1a) 를 따라 연속적으로 배치되는 것에 주목해야 한다.
도 2b 에 따라 디스크 (20a, 20b) 의 초기 회전 후, 튜브 (1a, 1b) 가 2 개의 클램핑 조 (301a, 302a 및 301b, 302b) 사이에 클램핑될 때까지 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 제 1 클램핑 조 (301a, 301b) 는 각각의 튜브 (1a, 1b) 를 향하여 회전한다; 도 2c 참조. 그 후, 또한, 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 의 제 1 클램핑 조 (401a, 401b) 는 마찬가지로 튜브의 방향으로 선회하고 각각의 제 2 클램핑 조 (402a, 402b) 에 대해 튜브 (1a, 1b) 를 가압하여 클램핑하도록 활성화된다; 도 2d 참조. 제 1 클램핑 조 (301a, 301b 및 401a, 401b) 의 선회 운동은 특히 전기 모터에 의하여 발생되고, 전기 모터는 특히 각각의 클램핑 조에 부여된다. 전기 모터는 예를 들어 클램핑 조의 후면 (다시 말해서, 튜브 (1a, 1b) 를 마주보지 않는 면) 에 배치된다. 클램핑 조는 각 모터의 샤프트에 특히 암 (303a, 303b, 403a, 403b) 을 통하여 선회식으로 연결된다.
디스크 (20a, 20b) 는, 제 1 클램핑 조 (401a, 401b) 의 선회 운동과 동시에 또는 선회 운동 전에, 적어도 대략 도 2a 에 나타낸 디스크의 시작 위치로 다시 회전된다. 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 는 특히 나머지 튜브부 (101a, 101b) 에서 압력 증가를 상쇄시키도록 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 전에 활성화되는데, 이러한 압력 증가는 나머지 튜브부를 찢거나 (ripping) 파열 (bursting) 시킬 수 있다. 따라서, 물론, 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 전에 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 를 활성화시키는 것을 또한 생각할 수 있다.
장치 (10) 는 튜브 (1a, 1b) 의 분리 구역을 가열하기 위한 가열 수단을 더 포함하는데, 주요 튜브부 (100a, 100b) 형태의 제 1 튜브부 및 단부 튜브부 (101a, 101b) 형태의 제 2 튜브부는 각각 서로 인접해 있다. 가열 수단은 (특히 도 2a 내지 도 2h 에 도시되지 않은 고주파 전압원을 포함하는) 고주파 전압 발생 수단의 형태로 설계되는데, 이것은 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 제 2 금속 클램핑 조 (302a, 302b; "고온 전극") 에 전기 접속되고 활성화 후 클램핑 조 (302a, 302b) 로 고주파 전압을 도입한다 (도 2e 에서 삐죽삐죽한 화살표로 표시됨).
가동식 제 1 클램핑 조 (301a, 301b) 는 특히 대지 전위를 가진다. HF 클램핑 조 (302a, 302b) 는 그루브 (221a, 221b) 에 인접한 안내체 (22) 에서 리세스에 배치되고, 상기 안내체는 가능하다면 예를 들어 적어도 부분적으로 전기 절연재로 형성된다. 게다가, HF 클램핑 조 (302a, 302b) 는 그것이 각각 실질적으로 평평한 클램핑 측 (3021a, 3021b) 을 통하여 그루브 (221a, 221b) 와 인접해 있도록 위치결정되어서, 클램핑 조는 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 클램핑된 위치에서 튜브에 대해 지탱되고 튜브에 고주파 전압을 도입하고, 다시 말해서 클램핑 측 (3021a, 3021b) 은 각각의 그루브의 베이스를 형성한다.
고주파 전압 발생 수단은 클램핑 조 (301a, 302a, 301b, 302b) 를 통하여 튜브 (1a, 1b) 의 분리 구역에서 (다시 말해서 클램핑 조 (301a, 301) 의 부근 영역에서) 고주파 전기장을 발생시키는데, 이것은 이 분리 구역에서 각각의 튜브를 가열한다. 일단 분리 구역이 가열되고 나면 또는 가열 프로세스 중, 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 로부터 이격되는 디스크 (20a, 20b) 의 운동이 개시된다 (도 2f 참조). 장치 (10) 는 이 운동을 발생시키기 위해서 예로서 도 3a 내지 도 3f 를 참조로 설명되는 운동 발생 수단을 갖는다.
제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 로부터 이격되는 디스크 (20a, 20b) 의 운동 때문에, 인장력 및 전단력이 튜브 (1a, 1b) 에 가해져서, 튜브는 분리 구역에서 서로 이격되게 당겨지고 결국 서로 파단되고, 다시 말해서 주요 튜브부 (100a, 100b) 는 말단 튜브부 (101a, 101b) 로부터 분리된다. 도 2f 에 도시된 디스크 (20a, 20b) 의 운동은 튜브를 분리하는데 절대적으로 필요하지 않다는 것을 주목한다. 오히려, 안내체 (22) 로부터 이격되게 디스크 (20a, 20b) 를 이동시키지 않으면서 디스크의 중심점을 통하여 연장되는 디스크의 회전 축선을 중심으로 디스크 (20a, 20b) 를 단지 회전 변위시킴으로써 분리력이 발생되는 것을 또한 생각할 수 있다.
매끈한 테어-오프 (tear-off) 가장자리는 특히 제 1 및 제 2 클램핑 조 (301a, 302a, 301b, 302b; 다시 말해서 "고온" HF 전극) 위의 튜브부 (100a, 101a 및 100b, 101b) 사이에 형성되는데, 이것은 특히 클램핑 조 (301a, 301b) 위의 구역에서 (다시 말해서 클램핑 조 (301a, 301b) 와 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 의 제 1 클램핑 조 (401a, 401b) 사이의 구역에서) 열 전달과 비교했을 때 금속으로 형성된 제 1 클램핑 조 (301a, 301b) 를 통하여 튜브 (1a, 1b) 로부터 개선된 열 전달이 발생되어서, 온도 구배가 제 1 클램핑 조 (401a, 401b) 의 상부면 (다시 말해서 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 를 향한 면) 에서 튜브에 발생한다는 사실에 기인하는데, 튜브는 바람직하게 인장력 또는 전단력의 영향하에 이 온도 구배 구역에서 서로 파단된다. 특히, 튜브의 표면에 온도 구배가 존재하는데, 튜브의 표면은 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 구역에서 (다시 말해서 클램핑 조 (301a, 302a 및 301b, 302b) 사이의) 튜브의 표면보다 클램핑 장치 (30a, 30b 및 40a, 40b) 사이에서 더 높은 온도를 가지는 것이 가능하다.
특히, 고주파 전극으로 사용된 클램핑 조는 평평한 면을 가지고, 이 면을 통하여 튜브에서 가능한 최대 균일한 장을 발생시키고 또한 튜브로부터 이격되어 최대 가능한 방열 (dissipation) 을 구현하도록 클램핑된 위치에서 튜브에 대해 클램핑 조는 지탱된다.
일단 튜브 (1a, 1b) 가 주요 튜브부 (100a, 100b) 및 말단 튜브부 (101a, 101b) 로 분리되면, 튜브 (1a, 1b) 의 분리에 의해 발생되고 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 에 의해 유지되는 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 단부는 서로를 향해 이동하도록 디스크 (20a, 20b) 가 회전된다; 도 2g 참조. 이를 위해, 제 1 디스크 (20a) 는 디스크의 주요면에 직각으로 그리고 따라서 또한 주요 튜브부 (100a) 의 (수용체 (40a) 의 구역에서 뻗어있는) 일부가 따라 연장되는 평면에 직각으로 배향되는 회전 축선을 중심으로 반시계 방향으로 회전한다. 유사한 회전 운동이 제 2 디스크 (20b) 에 의해 시계 방향으로 수행된다.
디스크 (20a, 20b) 는 각각 약 대략적으로 90°로 회전하여서, 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 2 개의 단부는 디스크 (20a, 20b) 의 회전 후 공통 종방향 축선을 따라 서로 대향하여 놓인다. 그 후, 공통 종방향 축선을 따라 서로 대향하여 놓인 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 단부의 단부면이 서로 접촉하도록 2 개의 디스크 (20a, 20b) 가 서로를 향해 이동한다 (도 2h). 특히, 디스크 (20a, 20b) 는 그것의 각각의 회전 축선을 중심으로 회전하고 디스크는 서로를 향하여 빠르게 이동하여서, 새로 가열할 필요없이 주요 튜브부의 단부가 도 2h 에 따라 서로 기계적으로 접촉하게 될 때, 단부가 서로 일체형 결합부를 형성하도록, 다시 말해서 서로 용접되도록 가열 수단의 스위치를 껐을 때에도 도 2e 에 따른 가열의 결과 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 단부는 여전히 이러한 온도를 갖는다.
냉각 단계 (예를 들어 적어도 4 초) 후, 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 의 제 2 클램핑 조 (401a, 401b) 는 또한 풀어질 수 있고 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 연결에 의해 형성된 튜브는 장치 (10) 로부터 제거될 수 있다. 본 발명은 물론 특정한 냉각 시간에 제한되지 않는다; 예를 들어 튜브의 성질에 따라 더 짧거나 더 긴 냉각 시간이 또한 필요할 수도 있다. 특히, 튜브는 장치로부터 신뢰성있게 제거되어 사용될 수 있도록 튜브는 냉각 시간 후 충분한 강도를 가져야 한다.
주요 튜브부 (100a, 100b) 의 단부의 높은 온도 때문에, 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 단면을 폐쇄하는 재료 스킨이 특히 형성된다 (말단 튜브부 (101a, 101b) 의 폐쇄가 또한 유사하게 발생된다). 이것은 제 1 및 제 2 클램핑 장치에 의한 튜브의 클램핑에 의해 보조되어서, 클램핑된 (및 가열된) 튜브부의 내부면들 사이에 연결이 특히 형성된다. 따라서, 주요 튜브부는 기계적 접촉을 발생시키는 동안 특히 무균 방식으로 폐쇄된다. 일단 주요 튜브부 (100a, 100b) 가 연결되고 나면, 이 폐쇄부는 존속될 수도 있지만, 연결점 상에 약한 (특히 수동) 외부 압력에 의해 개방될 수 있다. 폐쇄부의 존속으로 인해, 제 1 튜브부의 연결 후에도, 먼저 정확한 튜브 (다시 말해서 이 튜브에 연결된 정확한 컨테이너) 가 실제로 연결되었는지 체크할 수 있다. 이것은 예를 들어 연결된 컨테이너의 라벨을 스캔함으로써 체크될 수 있다. 이 체크가 정확한 컨테이너가 연결되었음을 보여줄 때만 연결점에 가해진 압력에 의해 개방된 튜브부 사이에서 폐쇄된다.
도 3a 내지 도 3f 는, 도 2f 에 나타난 것처럼 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 로부터 디스크를 이격시키고 도 2h 에 도시된 대로 일단 주요 튜브부의 단부가 정렬되고 나면 서로를 향해 디스크를 이동시키도록 디스크 (20a, 20b) 의 운동을 발생시키기 위한 운동 발생 수단을 가지는 장치 (10) 의 실시형태를 보여준다.
그러므로, 장치는 디스크 외부로 뻗어있는 회전 축선을 중심으로 디스크 (20a, 20b) 의 회전을 발생시키는 운동 발생 수단 (50) 을 포함한다. 운동 발생 수단 (50) 은 적어도 대략 제 1 디스크 (20a) 의 중심점에 연결 수단 (511; 예를 들어 스크류의 형태) 을 통하여 연결되는 제 1 암 (51), 및 제 2 디스크 (20b) 의 중심점에 유사 연결 수단 (521) 을 통하여 연결되는 제 2 암 (52) 을 포함한다.
2 개의 암 (51, 52) 은, 그것이 공통 회전 축선 (53) 을 중심으로 서로에 대해 회전할 수 있도록 가위형 방식으로 서로 결합된다. 핀은 이 목적으로 암 (51, 52) 에서 정렬된 개구를 통하여 연장된다. 디스크 (20a, 20b) 와 마주하지 않는 암 (51, 52) 의 단부 (512, 513) 를 서로 벌려줌으로써, 디스크 (20a, 20b) 에 연결된 암 (51, 52) 의 단부 (514, 515) 의 운동 및 따라서 디스크 (20a, 20b) 의 운동이 이렇게 발생될 수 있다.
회전 중심 (53) 을 중심으로 한 회전식 장착으로 인해, 회전 축선 (53) 을 중심으로 한 원형 경로에 대한 (서로로부터 이격되거나 서로를 향하는) 디스크 (20a, 20b) 의 회전 운동이 발생된다. 디스크 (20a, 20b) 와 마주하지 않는 암 (51, 52) 의 단부 (512, 513) 는, (예를 들어 대략 막대형으로 형성된) 연결 요소 (56, 57) 를 통하여 암 (51, 52) 의 단부 (512, 513) 에 연결된 회전식 환형 디스크 (55) 를 통하여 서로 벌어진다. 이 경우에, 제 1 연결 요소 (57) 의 단부는 암 (52) 의 단부 (513) 에 회전할 수 있게 연결되고, 반면에 연결 요소 (57) 의 다른 단부는 환형 디스크 (55) 에 회전할 수 있게 편심으로 체결된다. 유사하게, 제 2 연결 요소 (56) 는 암 (51) 및 환형 디스크 (55) 에 결합되고, 연결 요소와 환형 디스크 사이의 연결점 (예를 들어 환형 디스크 (55) 와 연결 요소 (56, 57) 사이의 핀형 연결부에 의해 형성) 은 환형 디스크 (55) 의 반경을 따라 서로 대향하여 놓여있다.
환형 디스크는 예를 들어 전기 모터에 의해 구동되고, 전기 모터의 샤프트는 특히 환형 디스크의 중앙 개구에서 환형 디스크에 연결된다. 전기 모터는 예를 들어 디스크 (20a, 20b) 를 마주보지 않는 환형 디스크 면에 위치한다. 튜브 연결부를 만드는 동안 움직이는 모든 요소들 (수단 (50), 디스크 (20a, 20b) 및 클램핑 장치 (30a, 30b, 40a, 40b) 의 가동식 클램핑 조) 은 따라서 특히 전기 모터에 의해 구동된다. 예를 들어, 각각의 이동된 요소의 위치를 결정할 수 있도록 모든 전기 모터는 인코더를 장착한다. 예를 들어, 디스크 (20a, 20b) 및 클램핑 장치 (30a, 30b, 40a, 40b) 는 (예를 들어 금속 또는 플라스틱 플레이트 형태의) 지지부의 일면에 (적어도 부분적으로) 배치되고, 반면에 예를 들어 전기 모터는 지지부의 마주보지 않는 면 (averted side) 에 배치되고, 각각의 경우에 모터의 샤프트는 지지부를 통과한다.
도 3a 는 (도 2a 에 따른) 장치 (10) 의 시작 위치에 해당한다. 도 3b 는 도 2c 와 유사하게 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 에 의한 튜브의 클램핑을 나타낸다. 운동 발생 수단 (50) 은 다시 이 경우에 그것의 시작 위치에 배치된다. (도 2e 에 유사하게) 또한 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 의 활성화 및 튜브 (1a, 1b) 의 가열 후에만 암 (51, 52) 의 상단부 (512, 513) 를 서로 벌려서 디스크 (20a, 20b) 에 연결된 암 (51, 52) 의 단부 (514, 515) 를 서로 벌리도록 환형 디스크 (55) 가 회전된다 (도 3d).
하단부 (514, 515) 가 서로 벌려진다는 사실 때문에, 디스크는 회전 중심 (53) 을 중심으로 한 원형 경로에 대해 서로 이격되게 움직여서, 튜브는 가열된 분리 구역에서 서로 파단된다 (도 2f 참조). 디스크 (20a, 20b) 는 회전 중심 (53) 에 대한 디스크 (20a, 20b) 의 운동과 동시에 또는 후에 각각의 중심점을 통하여 뻗어있는 디스크의 회전 축선을 중심으로 회전하여서, 튜브 (1a, 1b) 가 서로로부터 파단됨으로써 형성되는 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 단부는 서로를 향해 움직인다 (도 3e 참조).
디스크의 각각의 중심점을 중심으로 (대략 90° 만큼) 디스크 (20a, 20b) 를 회전시킨 후, 디스크 (20a, 20b) 및 따라서 또한 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 연결될 단부는 회전 중심 (53) 을 중심으로 수단 (50) 에 의해 발생된 회전으로 인해 서로 여전히 떨어져 있다. 단지 환형 디스크 (55) 의 추가 회전의 결과로 암 (51, 52) 의 하단부 (514, 515) 가 다시 서로를 향해 움직여서, 원형 디스크 (20a, 20b) 는 서로를 향해 이동하고 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 단부가 서로 접촉하게 된다; 도 3f 참조.
도 4a 내지 도 4g 는 본 발명의 추가 예시적 실시형태에 따른 장치에 관한 것이다. 이 예시적 실시형태의 장치 (10) 는 원칙적으로 도 2a 내지 도 2d 의 장치 설계에 대응한다. 하지만, 수용체 (40a, 40b) 는 약간 다르게 형성되고 특히 각각에 튜브 (1a, 1b) 를 수용하기 위한 그루브가 제공되는 디스크의 면이 서로 이격되게 연장되도록 수용체가 디스크 (20a, 20b) 의 시작 위치 (도 4a) 에 배향되게 배치된다.
특히, 수용체 (40a, 40b) 의 수용 면은 수직면 (예를 들어 장치의 대칭 평면) 에 대해 비스듬히 정렬되어서, 수용체의 그루브로 삽입되는 튜브 (1a, 1b) 는 서로를 향해 뻗어있고, 다시 말해서 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 부근의 튜브부는 제 1 클램핑 장치로부터 더 먼 거리에 위치한 튜브부와 비교했을 때 장치 (10) 의 시작 위치에서 서로 더 가깝게 배치된다. 수용체 (21a, 21b) 의 이런 배향은 특히 장치 (10) 안으로 튜브의 용이한 삽입을 가능케 한다.
또한, 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 클램핑 조 (301a, 302a 및 301b, 302b) 는 도 2a 내지 도 2h 의 예시적 실시형태와 비교했을 때 거울 방식으로 배치되고, 다시 말해서 클램핑 장치 (30a) 의 제 1 클램핑 조 (301a) 는 이것을 클램핑된 위치로 가져가기 위해서 반시계 방향으로 회전되고, 클램핑 장치 (30b) 의 제 1 클램핑 조 (301b) 는 시계 방향으로 회전된다. 수용체 (21a, 21b) 및 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 는 명료성을 이유로 도 4e 내지 도 4g 에 도시되지 않는다.
도 4g 는 제 1 튜브부의 연결 후 도 2a 내지 도 2h 에 도시되지 않은 튜브의 풀림을 나타내는데, 제 2 클램핑 장치의 클램핑 조 (401a, 401b) 는 특히 냉각 기간 후 튜브로부터 제거되어서, 상기 튜브는 장치로부터 제거될 수 있다.
도 5a 내지 도 5e 는 수용체 (40a, 40b) 및 안내체 (22) 에서 그루브 (211a, 211b) 의 형상에 의해 구현되는 튜브 (1a, 1b) 의 중심맞춤을 상세히 나타내는데, 튜브 (1a) 는 튜브 (1b) 보다 작은 직경을 가진다.
2 개의 튜브의 중심맞춤은, 튜브 (1a, 1b) 의 분리 및 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 단부의 정렬 후 튜브 단면의 중심점이 이 종방향 축선을 따라 연장되는 적어도 대략 주요 튜브부 (100a, 100b) 구역의 공통 종방향 축선에 대해 위치하도록 보장한다 (예를 들어 위에서 논의한 도 2g 참조). 따라서, 다른 직경의 튜브는 또한 가능한 최고의 연결 품질로 상호연결될 수 있다. 수용체 (40a, 40b) 또는 안내체 (22) 에서 그루브의 다른 실시형태가 도 7a 내지 도 7f 에 나타나 있다.
도 6a 내지 도 6d 는, 주요 튜브부 (100a, 100b) 의 단부들 사이에 기계적 접촉 발생 후 상황 (도 2h 와 유사) 을 나타내는데, 다른 직경의 상호연결된 주요 튜브부 (100a, 100b) 가 고려된다. 도 6a 에 따르면, 2 개의 주요 튜브부 (100a, 100b) 는 동일한 직경을 가져서, 그것의 단부면은 기계적 접촉을 발생시킨 후 실제적으로 완전히 서로 마주본다. 도 6d 는 유사하지만, 2 개의 주요 튜브부 (100a, 100b) 가 더 두꺼운 벽 두께를 가지는 경우를 고려한다.
도 6b 에 따르면, 하나의 튜브부 (100a) 는 다른 주요 튜브부 (100b) 보다 큰 직경을 가지고, 반면에 이 상황은 도 6c 에서 반대로 된다. 하지만 두 경우 모두, 도 5a 내지 도 5e 를 참조로 도시된 중심맞춤 기구 때문에 주요 튜브부 단부들 사이에 오프셋이 없고, 따라서 다른 직경의 튜브가 또한 신뢰성있게 상호연결될 수 있다.
도 6e 및 도 6f 는, 디스크 (20a, 20b) 의 회전으로 인해, 다른 두께의 제 1 튜브부를 그것의 단부가 공통 종방향 축선을 따라 서로 대향하게 배치되는 위치로 가능한 한 재현할 수 있게 이동시킬 수 있는 가능성에 관한 것이다. 도 3a 내지 도 3f 와 유사하게, 장치 (10) 는 따라서 한 쌍의 가위 형태인 운동 발생 수단 (50) 을 포함하고, 운동 발생 수단의 단지 하부 구역, 다시 말해서 특히 암 (51, 52) 의 하부만 도 6e 및 도 6f 에 나타나 있다.
운동 발생 수단 (50) 의 암 (51, 52) 은 각각, 클램핑 조 (401a, 401b) 를 회전시킬 수 있고 암 (51, 52) 과 동일한 디스크 (20a, 20b) 면에 배치된, 암 (403a, 403b) 과 협동작용하는 돌기 (5001, 5002) 형태의 스톱을 형성한다.
암 (403a, 403b) 은 각각의 디스크 (20a, 20b) 에서 리세스를 통하여 클램핑 조 (401a, 401b) 에 연결된다.
암 (403a, 403b) 은 각각 접촉면 (4031a, 4031b) 을 형성하고, 접촉면 (4031a, 4031b) 이 돌기 (5001, 5002) 에 대해 지탱될 때까지, 디스크 (20a, 20b) 는 공통 종방향 축선을 따라 튜브부 (100a, 100b) 를 정렬하도록 회전된다. 따라서, 튜브부 각각은 그 직경에 관계없이 튜브부 단부의 축선이 정렬되는 위치로 이동하도록 디스크 (20a, 20b) 의 규정된 회전이 돌기 (5001, 5002) 에 의해 가능하게 되고; 특히 도 6f 에서 기본 도면 하부에 나타낸 확대 세부를 참조하고, 이것에 따르면 다른 직경의 2 개의 튜브부는 그것의 중심 축선이 정렬되도록 위치결정된다. 도 6e 는 2 개의 튜브부가 동일한 직경을 가지는 경우에 관련된다.
도 7a 내지 도 7f 는 또한 클램핑 장치의 일 실시형태에 관한 것으로, 클램핑 장치로 튜브는 분리 전 중심을 맞출 수 있다. 중심맞춤 프로세스 원리는 도 5a 내지 도 5e 를 참조하여 이미 설명되었다. 이 유형의 클램핑 장치는 예를 들어 도 2a 내지 도 2h 에서 예시적 실시형태로 구현될 수 있다.
도 7a 및 도 7b 는 클램핑 장치의 기본 실시형태를 나타내고, 반면에 도 7c 내지 도 7f 는 클램핑 장치에 의한 튜브를 클램핑하는 동안 단계들을 도시한다.
도 7a 에 따르면, 제 1 클램핑 장치는 제 1 회전 클램핑 조 (301a) 및 (전술한 대로, 동시에 "고온" HF 전극인) 제 2 클램핑 조 (302a) 를 구비하는데, 제 2 클램핑 조는 도 2a 와 유사하게 안내체 (22; 특히 절연 안내체) 에 배치된다. 제 2 클램핑 장치뿐만 아니라 튜브를 안내하기 위한 그루브 (211a) 를 갖는 수용체 (21a) 는 또한 수용 장치 (디스크 (20a)) 에 고정되고, 제 2 클램핑 장치는 제 1 회전 클램핑 조 (401a) 및 디스크 (20a) 상의 수용체 (21a) 와 함께 배치된 제 2 클램핑 조 (402a) 를 포함한다.
도 7a 는 시작 위치에서 클램핑 장치를 나타내고, 도 7b 는 클램핑 조 (301a, 401a) 의 회전 후 클램핑 장치를 나타낸다. 도 7a 내지 도 7f 에 나타낸 클램핑 장치는 특히 도 2a 의 장치 (10) 의 좌측에 해당하고, 다시 말해서 클램핑 장치는 각각 디스크 (20a) 에 부여된다. 하지만, 도 2a 에서 우측 (다시 말해서 장치 (10) 의 제 2 디스크 (20b)) 의 클램핑 장치는 유사한 클램핑 장치를 포함할 수도 있다.
클램핑 장치의 시작 위치에서 (도 2a 와 유사한 도 7c) 튜브 (1a) 를 클램핑하기 위해서, 상기 튜브는 특히 수용체 (21a) 내 그루브 (211a) 와 클램핑 조 (402a) 사이에 위치결정된다. 그 후, 튜브 (1a) 는 그루브 (211a) 및 클램핑 조 (302a) 의 클램핑 측 (3021a) 에 대해 가압되도록 디스크 (20a) 가 회전된다; (도 2b 에 대응하는) 도 7d 참조. 튜브 (1a) 는 V 형 설계의 그루브 (211a) 및 비슷하게 클램핑 조 (402a) 의 U 형 또는 V 형 클램핑 측 (4021a) 으로 인해 중심맞춤된다.
그 후, 도 7e (도 2c 참조) 에 도시된 대로, 튜브 (1a) 가 클램핑 조 (301a, 302a) 사이에서 함께 가압되도록 클램핑 조 (301a) 는 회전된다. 그 후, 디스크 (20a) 가 그것의 시작 위치 방향으로 다시 회전하고 튜브 (1a) 가 클램핑 조들 (301a, 302a) 사이 및 클램핑 조들 (401a, 402a) 사이 양자에서 클램핑되도록 클램핑 조 (401a) 는 선회된다 (도 2d 에 대응하는 도 7f).
도 8a 내지 도 8f 는 도 7a 내지 도 7f 에 도시된 클램핑 장치의 변형예를 나타내는데, 이것은 특히 도 4a 내지 도 4g 의 예시적 실시형태에 따른 장치에서 구현될 수 있다.
도 7a 및 도 7b 와 유사하게, 도 8a 및 도 8b 는 클램핑 장치의 기본 실시형태를 나타내고, 반면에 도 8c 내지 도 8f 는 클램핑 장치에 의해 튜브를 클램핑하는 동안 단계들을 도시한다. 도 7a 내지 도 7f 와 유사하게, 도 8a 내지 도 8f 는 장치의 디스크 (20a) 에 부여되는 클램핑 장치에 관한 것이다. 하지만 다른 디스크 (20b) 의 클램핑 장치들이 유사하게 형성될 수 있다.
도 7a 내지 도 7f 와 달리, 클램핑 조 (301a, 302a) 는 "교환되고 (swapped)", 다시 말해서 그것은 클램핑될 튜브의 각각의 타면에 위치하는데, 이것이 안내체 (22) 가 다르게 설계되고, 예를 들어, 일면에서 튜브 둘레에 맞물리는 이유이다; 도 8a 참조. 게다가, 수용체 (21a) 내 그루브 (211a) 는 약간 다르게, 더욱 구체적으로 적어도 대략적으로 일부 원형인 단면을 가지고 형성된다. 동시에, 클램핑 조 (402a) 의 클램핑 측 (4021a) 은 보다 평평하게 뻗어있고, 예를 들어 그루브 (211a) 와 적어도 대향한 곳에서 평면이다. 도 8c 내지 도 8f 에 도시된 클램핑 조 및 디스크 (20a) 의 위치는 도 7c 내지 도 7f 에서 클램핑 조의 위치에 대응한다.
도 9a 내지 도 9f 및 도 10a 내지 도 10f 는 클램핑 장치의 제 3 실시형태를 나타낸다. 도 9a 내지 도 9f 는 비교적 큰 제 1 직경을 가지는 튜브를 위한 클램핑 프로세스를 나타내고, 반면에 도 10a 내지 도 10f 는 제 1 직경에 비해 작은 제 2 직경을 가지는 튜브를 위한 클램핑 프로세스를 나타낸다.
이 실시형태에서 비교적 큰 직경의 튜브가 또한 튜브의 전체 외주에 대해 신뢰성있게 파지되도록 클램핑 조가 형성된다. 이것은, 제 1 클램핑 조 (402a) 및 제 2 클램핑 조 (302a) 가 튜브를 보다 양호하게 수용하도록 내면에서 보다 깊게 절개되므로 달성된다. 따라서, 큰 직경의 튜브는 또한 클램핑 조들 사이에 신뢰성있게 유지되어서, 클램핑 조들 사이에 함께 클램핑될 때 가장자리 구역에서 튜브가 빠져나오게 되는 위험이 최소화되거나 완전히 방지될 수 있다.
추가 실시형태에 따르면, 튜브의 용접을 위한 용접 파라미터를 확인하기 위해 장치가 예비 용접 프로세스를 수행한 후 확인된 파라미터(들)에 따라 추가 용접 프로세스를 수행하도록 튜브의 무균 연결 장치가 되어 있다. 이것은 다른 성질, 특히 다른 직경 또는 벽 두께의 튜브를 함께 용접할 수 있도록 하고, 또는 2 개의 클램핑 장치 (30a, 30b, 40a, 40b) 에서 다른 조건 또는 상태를 고려할 수 있도록 한다.
삽입된 튜브 (1a, 1b; 도 4a 참조) 는 규정된 힘으로 처음에 클램핑된다. 이 경우에 두꺼운 튜브는 얇은 튜브와 비교해 더 큰 힘으로 클램핑된다. 추후 2 개의 튜브 단부를 연결하면, 이 경우에 튜브 단부는 충분히 일치하여 서로에 대해 가압될 수 있도록 튜브 단부 구역에서 2 개의 튜브가 동일하거나 적어도 비슷한 치수를 가지는 것이 유리하다. 또한, 더 큰 힘으로 더 큰 튜브를 클램핑하는 것은, 더 두꺼운 튜브가 더 이상 효과적으로 가열될 수 없음을 의미하는, 고주파를 발생시키는 진동 회로가 더 이상 충분히 조절될 수 없는 단점을 방지한다.
그 후 양쪽 튜브 (1a, 1b) 를 위해 고주파의 스위치가 켜진다. 일단 튜브가 고주파 때문에 클램핑부에서 액화되면, 각각의 튜브를 위한 고주파의 스위치가 꺼진다. 고주파 스위치를 켠 후 튜브를 액화할 때까지 시간이 각 튜브 (1a, 1b) 에 대해 측정된다. 이 경우에 튜브의 액화도는 각 경우에 인코더를 통하여 측정되는데, 인코더는 모터에 연결되고 인코더로 모터에 의해 구동되는 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 클램핑 조 (301a, 301b) 의 변위가 측정될 수 있다. 액화의 결과로서, 클램핑 조 (301a, 301b) 는 액화되지 않은 시작 상태에서보다 서로를 향하여 더 이동할 수 있다. 일단 클램핑 조가 특정 거리만큼 (예를 들어 규정된 퍼센트만큼, 예를 들어 20 % ~ 30 % 범위의 값만큼) 서로를 향하여 이동하고 나면, 특정 액화도를 설정할 수 있다. 게다가, 각각의 튜브 (1a, 1b) 와 함께 클램핑 조가 클램핑하는 힘은 모터 전류를 측정함으로써 고려될 수 있다.
그 후, 제 2 클램핑 장치의 클램핑 조 (401a, 402a 및 401b, 402b) 는 적어도 부분적으로 개방되고 제 2 클램핑 장치는 도 4d 와 유사하지만 각각의 튜브를 분리하지 않으면서 제 1 클램핑 장치 (302a, 301a 및 301b, 302b) 로부터 약간 이격되게 이동되는데, 하지만 각각의 튜브는 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 에 의해 유지되고 또한 분리되지 않는다. 그 후, 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 는 각각의 튜브와 다시 맞물리고, 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 는 적어도 부분적으로 개방되고, 제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 는 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 를 향하여 이동하여서 제 1 용접 프로세스에 의해 형성된 용접점이 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 구역으로부터 바깥쪽으로 이동되고 도 4c 에 나타낸 상태와 유사한 상태가 다시 달성될 때까지 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 방향으로 짧은 거리, 일반적으로 수 밀리미터에 대해 각각의 튜브는 제 1 클램핑 장치 (30a, 30b) 를 통하여 슬라이딩한다. 그 후, 용접 프로세스는 습득한 파라미터로 실시된다. 이 경우에, 양쪽 용접 프로세스가 실제로 동시에 또는 바람직하게 동시에 끝나도록 더 긴 용접 프로세스가 먼저 개시된다. 따라서, 추후 2 개의 튜브부 (100a, 100b) 연결에 필요한 튜브 단부의 액화도는 또한 상이한 튜브 (1a, 1b) 에 대해 충분히, 정확하게는 동시에 달성된다.
대안적으로, 충분한 액화가 동시에 또는 실제로 동시에 끝나도록 각각의 튜브 (1a, 1b) 를 위한 용접 프로세스를 마찬가지로 조절할 수 있다. 클램핑 조의 변위에 따라 고주파 세기를 재조정함으로써 조절될 수 있다. 이런 유형의 조절로, 전술한 바와 같은 "예비-용접" 단계를 생략할 수 있다.
제 2 클램핑 장치 (40a, 40b) 의 클램핑 조 (401a, 402a) 를 구동하는 모터는 또한 인코더를 장착할 수도 있다. 이것은 예를 들어 모터 전류를 고려해 각각의 제 2 클램핑 장치에 의해 튜브 (1a, 1b) 가 정확하게 파지되었는지 아닌지 식별할 수 있도록 한다.
위의 도면에서 요소들은 물론 원칙적으로 서로 임의로 조합되어 사용될 수도 있음에 주목한다. 예를 들어, 도 3a 내지 도 3f 의 운동 발생 수단은 도 4a 내지 도 4g 에 따른 장치의 실시형태와 함께 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 다르게 설계된 클램핑 조를 사용하는 것을 생각할 수 있고; 예를 들어 도 7a 내지 도 7f 에 따른 클램핑 조가 제 1 디스크 (20a) 에 부여되고 도 8a 내지 도 8f 에 따른 클램핑 조가 제 2 디스크에 부여된다.
1a, 1b 튜브
20a, 20b 회전 디스크
21a, 21b 수용체
22 안내체
30a, 30b 제 1 클램핑 장치
40a, 40b 제 2 클램핑 장치
50 운동 발생 수단
51 제 1 암
52 제 2 암
53 회전 중심
55 환형 디스크
56, 57 연결 요소
100a, 100b 제 1 튜브부
101a, 101b 제 2 튜브부
211a, 211b 그루브
221a, 221b 그루브
301a, 301b 제 1 클램핑 장치의 제 1 클램핑 조
302a, 302b 제 1 클램핑 장치의 제 2 클램핑 조
303a, 303b, 403a, 403b 암
305a 제 1 클램핑 조의 클램핑 면
306a 제 2 클램핑 조의 클램핑 면
401a, 401b 제 2 클램핑 장치의 제 1 클램핑 조
402a, 402b 제 2 클램핑 장치의 제 2 클램핑 조
403a, 403b 암
511, 521 연결 수단
512, 513 상단부
514, 515 하단부
1001a, 1001b 제 1 튜브부의 단부
3021a, 3021b 클램핑 측
4021a 클램핑 측
4031a, 4031b 접촉면
5001, 5002 돌기

Claims (15)

  1. 튜브 무균 연결 방법으로서,
    상기 방법은 다음 단계들:
    a) 제 1 튜브 (1a) 및 제 2 튜브 (1b) 를 제공하는 단계;
    b) 가열 수단을 사용해 상기 제 1 튜브 (1a) 및 상기 제 2 튜브 (1b) 각각의 분리 구역을 가열하는 단계;
    c) 상기 2 개의 튜브들 (1a, 1b) 각각은, 가열된 상기 분리 구역에서, 제 1 튜브부 (100a, 100b) 및 제 2 튜브부 (101a, 101b) 로 분리되도록 상기 튜브들에 인장력 및/또는 전단력을 가함으로써 상기 2 개의 튜브들 (1a, 1b) 을 기계적으로 분리하는 단계; 및
    d) 상기 튜브들 (1a, 1b) 의 분리 후, 상기 제 1 튜브의 분리에 의해 형성된 상기 제 1 튜브 (1a) 의 상기 제 1 튜브부 (100a) 의 단부 (1001a) 와, 상기 제 2 튜브 (1b) 의 분리에 의해 형성된 상기 제 2 튜브 (1b) 의 상기 제 1 튜브부 (100b) 의 단부 (1001b) 사이에 기계적 접촉을 형성하는 단계를 포함하고,
    e) 상기 튜브부들 (100a, 100b) 의 상기 단부들 (1001a, 1001b) 은, 상기 b) 단계에 따른 가열의 결과, 서로 기계적으로 접촉할 때, 상기 튜브들의 분리 후 부가적 가열 없이 서로 일체형 결합부를 형성하도록 하는 온도를 여전히 가지도록 기계적 접촉이 형성되는 튜브 무균 연결 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜브들 (1a, 1b) 을 분리하기 위한 상기 인장력 및/또는 전단력이 각각의 튜브 (1a, 1b) 일부의 회전 및/또는 병진 운동에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 단부들 (1001a, 1001b) 이 서로 기계적으로 접촉할 때 단부 각각은 각각의 튜브부 (100a, 100b) 의 재료의 용융점보다 높은 온도를 가지도록 상기 기계적 접촉이 형성되는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 튜브 (1a) 와 상기 제 2 튜브 (1b) 의 기계적 접촉 순간과 분리 사이의 간격은 최대 0.1 초, 특히 최대 0.05 초인 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 튜브부들 (100a, 100b) 의 상기 단부들 (1001a, 1001b) 사이의 기계적 접촉 형성은, 상기 제 1 튜브 (1a) 의 상기 제 1 튜브부 (100a) 의 적어도 일부의 회전 및/또는 상기 제 2 튜브 (1b) 의 상기 제 1 튜브부 (100b) 의 적어도 일부의 회전을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 튜브 (1a) 의 상기 제 1 튜브부 (100a) 및/또는 상기 제 2 튜브 (1b) 의 상기 제 1 튜브부 (100b) 는, 상기 제 1 튜브부 (100a, 100b) 가 적어도 부분적으로 따라 연장되는 평면에 적어도 대략 직각으로 뻗어있는 회전 축선을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 방법.
  7. 특히 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 튜브 무균 연결 장치로서,
    - 제 1 튜브 (1a) 를 수용하기 위한 제 1 수용 장치 (20a);
    - 제 2 튜브 (1b) 를 수용하기 위한 제 2 수용 장치 (20b);
    - 상기 제 1 수용 장치 (20a) 에 배치된 제 1 튜브 (1a) 의 분리 구역 및 상기 제 2 수용 장치 (20b) 에 배치된 제 2 튜브 (1b) 의 분리 구역을 가열하기 위한 가열 수단; 및
    - 상기 가열된 분리 구역에서 상기 제 1 튜브 (1a) 및 제 2 튜브 (1b) 각각을 제 1 튜브부 (100a, 100b) 및 제 2 튜브부 (101a, 101b) 로 분리하기 위한 분리 수단을 포함하고,
    - 상기 제 1 수용 장치 (20a) 및 상기 제 2 수용 장치 (20b) 각각은, 상기 각각의 제 1 튜브부 (100a, 100b) 가 평면을 따라 적어도 부분적으로 연장되도록 각각의 제 1 튜브부를 유지하도록 설계되고, 상기 2 개의 수용 장치들 (20a, 20b) 중 적어도 하나는 상기 평면에 적어도 대략 직각으로 뻗어있는 회전 축선을 중심으로 회전할 수 있게 장착되고,
    - 상기 튜브 무균 연결 장치 (10) 는, 상기 제 1 튜브 (1a) 및 상기 제 2 튜브 (1b) 의 분리 후, 상기 회전 축선을 중심으로 상기 제 1 수용 장치 (20a) 및/또는 상기 제 2 수용 장치 (20b) 를 회전시킴으로써 상기 제 1 튜브 (1a) 의 상기 제 1 튜브부 (100a) 의 단부 (1001a) 가 상기 제 2 튜브 (1b) 의 상기 제 1 튜브부 (100b) 의 단부 (1001b) 와 기계 접촉할 수 있도록 설계되는 튜브 무균 연결 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수용 장치에 배치된 튜브 (1a, 1b) 를 클램핑하기 위한 적어도 하나의 클램핑 장치 (30a, 30b) 가 각각의 수용 장치 (20a, 20b) 에 부여되는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 고주파 전압 발생 수단을 포함하고, 상기 고주파 전압 발생 수단은 각각 상기 클램핑 장치 (30a, 30b) 중 적어도 하나에 전기 접속되고 상기 클램핑 장치 (30a, 30b) 의 구역에서 상기 클램핑 장치 (30a, 30b) 에 의해 클램핑되는 상기 튜브 (1a, 1b) 의 분리 구역을 가열하는 고주파 전기장을 발생시키도록 상기 각각의 클램핑 장치 (30a, 30b) 에 고주파 전압을 도입하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 수용 장치 (20a, 20b) 에 배치된 튜브 (1a, 1b) 를 클램핑하기 위한 적어도 하나의 추가 클램핑 장치 (40a, 40b) 는 각각의 수용 장치 (20a, 20b) 에 부여되고 상기 수용 장치가 회전할 때 공동 회전하도록 상기 각각의 수용 장치 (20a, 20b) 에 배치되는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 장치.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 수단은 상기 제 1 수용 장치 (20a) 및/또는 상기 제 2 수용 장치 (20b) 의 운동을 발생시키기 위한 운동 발생 수단 (50) 을 포함하고, 상기 제 1 수용 장치 (20a) 및/또는 상기 제 2 수용 장치 (20b) 의 운동의 결과로 상기 제 1 튜브 및/또는 상기 제 2 튜브에 인장력 및/또는 전단력이 가해져서, 상기 튜브는 상기 가열된 분리 구역에서 상기 제 1 튜브부 및 제 2 튜브부로 분리되는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 운동 발생 수단 (50) 은 상기 제 1 수용 장치 (20a) 에 연결된 제 1 암 (51) 및 상기 제 2 수용 장치 (20b) 에 연결된 제 2 암 (52) 을 포함하고, 상기 2 개의 암들 (51, 52) 은 가위형 방식으로 공통 회전 축선 (53) 을 중심으로 서로에 대해 회전할 수 있도록 서로 결합되어서, 상기 암들 (51, 52) 의 회전시, 상기 수용 장치들 (20a, 20b) 의 회전이 마찬가지로 상기 회전 축선 (53) 을 중심으로 발생되는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 운동 발생 수단 (50) 은 상기 제 1 수용 장치 (20a) 및/또는 상기 제 2 수용 장치 (20b) 의 병진 운동을 발생시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 장치.
  14. 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 수용 장치 (20a) 및/또는 상기 제 2 수용 장치 (20b) 는 플레이트형 방식으로, 특히 디스크의 형태로 설계되는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 장치.
  15. 제 7 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 수용 장치 (20a) 및/또는 상기 제 2 수용 장치 (20b) 각각은, 상기 제 1 튜브 (1a) 또는 상기 제 2 튜브 (1b) 의 삽입을 위해 상기 회전 축선과 평행하게 배향되는 면에 리세스 (211a, 211b) 를 구비한 수용체 (21a, 21b) 를 가지는 것을 특징으로 하는 튜브 무균 연결 장치.
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