JP4057060B2 - 結合ジョー装置 - Google Patents

Description

本発明は結合ジョー装置、特に気体および／または液体を流すための結合装置；すなわち請求項１に示す構成を有するスナップフィット連結装置（押し付けるだけで連結できる装置）における結合ジョー装置に関する。
このような結合装置すなわちスナップフィット連結装置は、例えば気体容器に対して簡単で、かつ確実な結合ができる。したがって、従来の結合部材のようにねじを締めたり、緩めたりする手間のかかる動作をしないで済む。結合ジョーは連結ピストンの内部に遊動自在に置かれているので、内部や外部のねじ山、カラーノズルおよびフランジ結合部材等と確実に結合できる。更に、この結合装置すなわちスナップフィット連結装置は例えば、ＥＰ−Ａ−０２０５９２に記載されているようにその装置の前端部に拡張マンドレルを有し、結合ジョーがこのマンドレルを取り囲んでいる。この結合ジョーは作動装置に組込まれていて拡張マンドレルに対して相対的に動くようになっている、その動きに応じて結合ジョーは結合相手の部材と係合位置になったり、解放位置になったりする。例えば結合ジョーの先端の結合端部が拡張マンドレルの先端より先に突出すると結合ジョーの先端に嵌っている弾性のあるＯリングによって中心部につぼめられる。このように結合ジョーは半径方向に動くように支えられているので、スナップフィット連結装置の先端部を結合相手部材の間に挿入することができる。作動装置を元の状態に戻すと拡張マンドレルに対して結合ジョー装置が元の位置に戻りマンドレルによってジョーが動かされる。こうして結合ジョーは拡張マンドレルによって拡張され、結合ジョーは相手連結部材と確実に係合する。
しかしながらこのような構造の欠点はその外観から判るように結合ジョーが互いに対して円周方向にずれることである。このような場合、結合ジョー相互の円周方向の余裕にもよるが多少は結合相手部材に対してずれた位置で結合をすることである。例えば六個の結合ジョーを有し、相手結合装置が円形接続孔を有するスナップフィット連結装置の場合、結合ジョーの放射状の並び方によっては全部の結合ジョーが互に等間隔で並ぶわけではないので結合状態では完全な円形にはならない。例えばガス容器の結合具と連結しようとするとき、不正確な結合になって、不均一な支持が原因で傾きが生じる。こうなると材料が摩耗し、結合部の気密性も低下する。更に、ケースの後部に組立てられた拡張マンドレルを有する結合装置の場合は、その長さが大きくなる。
したがって、この発明の目的は次のような結合ジョー装置を提供することである。まず結合ジョーが開いていても、また閉じていてもその半径方向に揃っていて相手結合部材と正確に結合することができる。
この目的は請求項１の特徴によって満たされる。そのために、以下に記載のフィッティングをつくり、前部ケースにある結合ジョーの間に組み込む。この場合のフィッティングは拡張マンドレルと、スポークと、該スポークの内端部に配置された内部円環及び／又はスポークの外端部に配置された外部円環と、を有する一体またはそれ以上の部材からつくられている。以下に記載の「スポーク環」は、前記スポークと、内部円環及び／又は外部円環とより構成されるものを意味する。スポーク環には少なくとも三本のスポークがあり、結合ジョーのための開口の中で連続しており、かつ、各スポークは各結合ジョーの間に挟まるように配置され、互いに離れるようにして拡張マンドレル外周部から放射方向（マンドレルの径方向）に延びている。この考えによれば、例えば結合ジョーが六個あってスポークが三個の場合には二個１組の結合ジョー毎にスポーク一個を介在させることになる。六個のスポークがある場合は各結合ジョー毎に一個のスポークが介在し、これが好ましい状態である。こうすると各結合ジョーの間隔が正確に保たれ、隣接する結合ジョーの間隔が均一になる。その結果、結合する相手の結合部材と結合ジョーが正確に対向位置になる。こうすることによって片寄りのない結合ができ、支持が不均等になるのが避けられる。しかし、この場合、静止状態で完全な状態に保つには少なくとも三個スポークが必要である。言うまでもなく、必要ならば少なくとも三個のスポークを少なくとも三個の結合ジョーと組合せでもよい。更に例を示すと四個のスポークと八個の結合ジョーとの組合せ、五個のスポークと五個の結合ジョーとの組合せ等が用いられる。上記のように本発明のフィッテングは、等間隔でマンドレル外周部からマンドレルの径方向に向けて放射状に配置された少なくとも三本のスポークを有し、全体として、図４−１、図６−１に示されるように、星形形状を有する。本願明細書中に記載の「星形フィッテング」とはこのような形状のフィッテングを意味する。
更に、有用な構成が請求の範囲の従属項に記載されている。二個の部材からなる星形フィッティングの好ましい例では内部円環を有している。この内部円環はスポークと一体に成形されていて拡張マンドレルが通る孔が空いている。この拡張マンドレルが通る孔は丸く、マンドレルはこの孔を通っており、突出部材、例えばフェザーキー結合のような方法で固定される。これとは別に、上記孔に切れ目を入れ、この切れ目に入るピンを有する拡張マンドレルを単にねじ込むか、または、孔が多角形で、それに合う多角形の拡張マンドレルを挿入するか、または他の方法、例えば保持リングで固定する。更に、拡張マンドレルとスポーク環との他の係合手段（名称はない）が用いられることは当業者に明らかなところである。
更に、スポーク環は外部に円環を有している形が好ましい。この環は例えばスタンピングまたは鋳造によってスポークと一体に成形される。軸方向に動かないように固定するには、この例の場合は保持環によってケースの中に保持される。しかしながらこの外部円環はその外周部にねじ山が形成されていて、星形フィッティングをねじ込みによってケース内に固定して安定でかつ、回転しない構造に組立てることができ軸方向の固定もこの方法でできる。拡張マンドレルがねじによってスポーク環に固定でき、そのねじを逆に緩めることによってケースの前方から簡単に取り出せるようになっているものは特に便利である。しかしながらこの方法はスポーク環が拡張マンドレルと一緒に回転しない場合のみ可能である。言うまでもなく、スポーク環はプレスフィットまたは当業者に周知の方法でケース内に回転しないように固定することができる。
構造が簡単、丈夫で小形の星形フィッティングにするために、スナップフィット連結装置の前方からそのケースに挿入できるように星形フィッティングのスポーク環をつくる。この目的のために、星形フィッティングを例えばスクリュースリープ（ねじ付円筒）の形にし、結合部の前方からケースの中にねじ込むことができるようにする。この具体例ではケースの後方から星形フィッティングを取り出す必要がなく前方から取出すことができるので便利である。同様に、この方法で前方から挿入できる星形フィッティングを他の方法、例えばねじ連結法で挿入してもよい。
言うまでもなく、星形フィッティングは一体形でもよい、すなわち、星形フィッティングの外部円環がマンドレルと一体になっているスポークと一体に連なっている。この具体例でも外部円環は回転しない形状、例えばノブまたはねじ山を有するようにつくられている。
更に、この星形フィッティングは拡張マンドレルとスポークだけから成っているものでもよい。スポークはマンドレルと一体に形成するが、拡張マンドレルの端部をスプライン形につくり、そこへスポークを半径方向に挿入したものである。この場合、スポークの回転を防止するためにケース内の対応する形態、すなわち、溝形孔に挿入してもよい。星形フィッティングが軸方向に動くのを防止するためには、固定環をケース内に挿入すればよい。
本発明の構造では結合装置特にスナップフィット連結装置の結合ジョーは拡張マンドレルとスポークによって互に一つ一つまたは一対毎に等間隔に放射状に配列される。こうして特別な形状の結合部をもつ結合ジョーは相手となる個々の結合部材とむらなく、無理な力が作用しないように結合することができる。
本発明は下記添付図面を参照して更に詳細に説明される。
図１は、結合ジョーが結合位置にある状態のスナップフィット連結装置で示した結合装置、
図２は、結合ジョーが結合位置にあり、星形フィッティングがスクリュースリーブ形であるスナップフィット連結装置、
図３は、結合ジョーが解放状態にあるスナップフィット連結装置、
図４−１〜４−３は、星形フィッティングの二部材の具体例、
図５は、結合ジョーが結合位置にあり、星形フィッティングがスポークとマンドレルから成っているスナップフィットマンドレルの具体例、そして
図６−１、６−２は、鋳造で作製された星形フィッティングの具体例を示す。
以下、ガス及び／又は液体用のスナップフィット連結装置を例にして本発明を説明するが、この発明は機械における結合装置として用いることができる。
図１はスナップフィット連結装置における結合ジョー装置を示している。連結装置は前部ケース１と後部ケース９から成っているが、全体が一体のケースになっていてもよい。前部ケース１には結合ジョー装置３，４があり、この結合ジョー装置は複数の結合ジョー３と軸方向に動く連結ピストン４から成っている。結合ジョー装置は連結ピストン４を経て作動装置の前部８に結合されており、この作動装置は後部ケース９によって実質的に収容されている。ここに示したスナップフィット連結装置では、前部ケース１に液体および／又は気体の出入口がある。連結ピストン４は結合ジョー３に対面しているその前端部に割れ目があり、この連結ピストン４に対向している結合ジョー３の後端部３ｂと確実に係合している。この図に示した結合ジョー３の前端部３ａには外面にねじ山があるが、これと対面する結合具の形、例えばニップル、ボルトに応じて確実に係合できるものであれば内面のねじ山、球、溝または他の形の結合形式であってもよい。
結合ジョー装置の内部には帽子形をした固定部材５があり、これは動くことができ、かつ連結ピストン４の前端部にあって結合ジョーの後端部３ｂを保持している。この固定部材５は連結ピストン４の内部で結合ジョーの係合を確実に保つ。また、この固定部材５の後端には、例えば圧縮バネのような弾性部材７を保持する環状部がある。
この発明の装置では、前部ケース１の前端部に拡張マンドレル６ａとスポーク環６ｂからなる星形フィッティング６がある。このスポーク環６ｂには少なくとも３本のスポーク６２があって結合ジョー３のための連続した開口部を形成していて結合ジョーの前端部３ａは拡張マンドレル６ａ（図１）によって結合位置に支持されている。この星形フィッティング６は、結合ジョー３（図ではその外周面、二個一組、または一個のみを示している）を大体等間隔に保つように、例えばスポーク６２が各結合ジョー３の間に配置される（図４−１）および（図６−１）参照）。図１に示すように、星形フィッティングは前部ケース１内の保持環１３によって軸方向に動かないように固定されている。言うまでもなく、スポーク環６ｂはケース内に圧入されてもよいし、当業者には周知の他の手段によってそのスポーク環６ｂの外周の環を前部ケース１に固定すればよい。
特に、この星形フィッティング６は図２に示すように、スポーク環６ｂが筒形例えばねじを有する筒になっていて前部ケース１の前方１４から前部ケースに挿入して固定するようにしてもよい。このようにねじを有する筒形（ねじ付スリーブ）の場合は星形フィッティング６を交換するのに便利である。図１に示す具体例では星形フィッティング６を外すには後方１５から解体しなければならないが、図２に示す具体例ではスポーク環６ｂすなわちねじ付スリーブを解放するように廻して外方１４から外せばよい。しかしこの場合でも前部ケース１とねじ付スリーブとの間の気密性を保持するために密封材１６を挿入してもよい。このような構造の場合つぎのような利点がある。この外周が筒形のスポーク環６ｂの場合、横から見ても判るように後方から挿入する環状の星形フィッティングに比較して幅がずっと大きい。そして前部ケース１の壁の厚さ全体をスポーク環６ｂの幅に合わせることができる。このことは高圧流体に耐える簡単で確実な構造の星形フィッティング６、特にスポーク６２の設計が出来るという利点になる。
図１に示すように連結ピストン４と前部ケース１との間に密封材１１があって前部ケース１の開口と結合ジョー前端部３ａの間の流路とケース内部の密封を確実に保っている。
図１は結合ジョー３が半径方向に拡がって、図には示されていないが相手部材と係合している状態を示している。図には示されていないが、作動装置が例えばレバーまたはハンドルによって動かされると後部ケース９に対して作動ピン１０が軸方向に左、すなわち図の左方向に動く。上記作動ピン１０は後部ケース９内部の孔１８を貫通し作動装置の前部８に結合されているのでつぎにこの前部８が連結ピストン４の後部４ｂに連結する。こうなると、図３に示すように、結合ジョー装置３，４は固定部材と一緒に前部ケース１および星形フィッティング６に対して左方向に動く。その結果結合ジョー３は星形フィッティングのスポーク６２の間から突出し、その前端部３ａは拡張マンドレル６ａを越えて突出するので結合ジョー３の周囲に嵌められていた弾性リング１２によって中心部に圧縮される。結合ジョー３がこのように半径方向に傾動できるためには固定部材５が結合ジョー３の動きに合わせて右方向に変位、すなわち、結合ジョー装置３，４に対して結合ジョー３の位置の固定を解放しない程度に動けるように遊びがなければならない。この小さな軸方向の動きは弾性部材７によって可能である。半径方向に圧縮された状態で結合ジョー３の前端部３ａを、内面にねじ山をもった相手部材に挿入した後、作動装置を反対方向に動かすと図１に示すように拡張した位置に戻る。この係合位置では弾性リング１２が図１に示すように内部の流体が装置周辺に漏出するのを封じている。
図４−１、図４−２、および図４−３は星形フィッティング６の好ましい具体例を示している。この具体例ではスポーク環６ｂ（図４−１参照）および拡張マンドレル６ａ（図４−２参照）から構成されている。この場合、スポーク環６ａは６本のスポーク６２をもっているのが好ましい。その理由は結合ジョー３が６個であるので、その各々がスポーク６２によって互に分離されているのが好ましいからである。こうすることによって、周辺部から見た図が示されている結合ジョー３が不均等な支持で片寄ることを防止して、結合位置に等間隔に保たれるようにする（図４−１参照）。この見地から考えると、前部ケース１内部の星形フィッティングの静的状態の支持作用のためには三本以上のスポーク６２があることが好ましい。六個の結合ジョー３に対して三本のスポーク６２があれば三組の結合ジョーが互に隔離され、従来の装置に比較して信頼性が可成り向上する。結合ジョー３の数とスポーク６２の数は同じであるのが好ましい。しかし、この見地から次のことも考慮に入れておく必要がある。もし、結合ジョー３の数がスポーク６２の数と同じであるとき、結合ジョー３を交換する時にするように、薄いスクリュードライバーのような針状道具で固定部材５をスナップフィット結合装置の前方から押し戻して結合ジョー３の係合部外から結合ジョー３の後端部３ｂを押すことは簡単ではなくなる。その理由は結合ジョー３の間の円周方向の間隙がスポーク６２によって占められているからである。したがって、この場合、固定部材５をスナップフィット連結装置の後方１５から押し戻すのが有利である。例えば棒状の延長具を後部ケース９から組み込む、そうすることによって固定部材５をその牽引力によって固定位置から解放する。すなわち後端部３ｂから解放する。図面に示されていないが拡張マンドレル６ａの内部に空孔をあけ、この孔を通して針によって固定部材５を押し、結合ジョー後端部３ｂの係合を外すことも考えられる。もし、スポーク６２の数が結合ジョー３の数より少ないと針によって前部ケース１の前方１４から押すことによって固定部材５と結合ジョー後端部３ｂの係合を解放することができる。三個以上のスポーク６２と三個以上の結合ジョー３との付加的組合せによって、どのような場合にもどのような配置も考えることができる。
図４−１に示されたスポーク環６ｂの場合、スポーク６２を外部円環６１と結合される。この外部円環６１の外面には図示されていないが、例えばこの星形フィッティング６を後方１５から前部ケース１にねじ込むためには山が形成されていてもよい。言うまでもなく、このスポーク環６ｂの外面には例えばねじ山のように係合のための形態がなく図１や図３に示すように単に保持環１３によって固定されるものでもよい。同様にスポーク環６ｂはねじ筒（図２参照）になっていて前方１４からねじ込みで固定されるものでもよい。外部円環６１が他の形式の回転防止式の保持装置を備えている場合も考えられる。特に、このスナップフィット結合が組み立てられている状態で拡張マンドレル６ａを交換するために前方１４からねじを緩める方向に廻す場合、スポーク環６ｂを前部ケース部１に回転しないように組み込んでおかなければならない。
更に、スポーク６２は内部円環６３と一体に成形されており、この内部円環６３の真中には拡張マンドレル６ａが通っている孔６４がある。この孔の内面６５には例えばねじ山を形成していてもよい。こうすることによって拡張マンドレル６ａの一端に図４−２に示すようにねじ山をもつピン６６を形成しておけばマンドレル６ａを上記孔６４にねじ込むことができる。言うまでもなく、この場合マンドレル６ａを当業者に周知の他の手段、例えばフェザーキー結合またはプッシュイン結合によって、孔は多角形であって、保持環によって軸方向に動かないように組立てられていてもよい。
図４−３は図４−１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。ここではスポーク環６ｂと拡張マンドレル６ａが組立てられた状態が示されている。言うまでもなく、図示されていないが、外部円環６１がなく、そして／またはスポーク環６ｂが拡張マンドレル６ａに固定されている具体例も考えられる。
図５は更に他の具体例を示している。この例では星形フィッティング６’が拡張マンドレル６ａ’と三本以上のスポーク６２’という二個の部材から成っている。このスナップフィット結合装置内部の星形フィッティング６’の組立状態を図５に示す。スポーク６２’は前部ケース１の溝形孔の中に回転しないように結合ジョー３の周辺方向に向くように組み込まれる。ここでスポーク６２’は保持環１３（図５参照）で軸方向に動かないように組込まれる。更に、半径方向に向いているスポーク６２’は拡張マンドレル６ａ’のスプライン部分６６’に挿入、例えば圧入される。スポーク６２’の基部と拡張マンドレル６ａ’のスプライン部分６６’は一体成形になっていてもよい。この成形は鍛造または鋳造によって図６−１および図６−２に示すような星形フィッティングに成形される。更に、半分断面を示す側面図に見られるように円錐形の挿入斜面６７があるものでもよい。これは結合ジョーの簡単な組立に適している。
本発明は、結合ジョー装置、特にスナップ−フィット連結装置に用いる星形フィッティングを提供する。この星形フィッティングを用いることによって、外面から判るように結合ジョーは放射状に配置される。そうすることによって結合装置の係合部の片寄りが原因である係合部の不均等支持および損傷が避けられる。

Claims (8)

1. 結合ジョー装置、特に前部ケース（１）と後部ケース（９）を備えた液体及び／又は気体通路ためのスナップフィット連結装置における結合ジョー装置であって、該結合ジョー装置は、連結ピストン（４）を介して、後部ケース（９）の内部に収容されている作動装置の前部（８）に連結され、かつ前部ケース（１）内において放射状に互いに離れるようにして拡張マンドレル（６ａ；６ａ’）の周囲に配置され、拡張マンドレル（６ａ；６ａ’）に対して相対的に動くようにされている複数の結合ジョー（３）と、フィッティング（６；６’）を有し、該フィッティング（６；６’）は、前部ケース（１）内の結合ジョー（３）の周縁部に組み込まれ、かつ、拡張マンドレル（６ａ；６ａ’）の外周部から放射状に延びるようにして配置された少なくとも三本のスポークを有する星形形状とされ、該少なくとも三本のスポーク（６２；６２’）は、結合ジョーが相手の結合部材と正確に対向位置して片寄りのない正確な結合を行うように、それぞれが結合ジョー（３）を１つ１つ或いは１対毎に等間隔で配置するように隣接する２つの或いは２対の結合ジョー（３）の間に配置され、且つ前記スポーク（６２；６２’）は、拡張マンドレル（６ａ；６ａ’）、スポーク（６２；６２’）の内端部に配置された内部円環（６３）及びスポーク（６２；６２’）の外端部に配置された外部円環（６１）の少なくとも１つと一体とされていることを特徴とする結合ジョー装置。
2. 内部円環（６３）が拡張マンドレル（６ａ，６ａ’）を受ける孔（６４）を有していることを特徴とする請求項１記載の結合ジョー装置。
3. 拡張マンドレル（６ａ）が内部円環（６３）にねじ込まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の結合ジョー装置。
4. フィッティングが、スポーク（６２）と一体に形成された外部円環（６１）を有し、このスポーク（６２）が拡張マンドレル（６ａ，６ａ’）と一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の結合ジョー装置。
5. 外部円環（６１）がその外周面に前部ケース（１）にねじ込みできるねじ山を有していることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の結合ジョー装置。
6. フィッティング（６’）が拡張マンドレル（６ａ’）およびスポーク（６２’）を有し、この拡張マンドレル（６ａ’）の一端がスプライン形状（６６’）になっており、そこにスポーク（６２’）が放射方向に挿入されていることを特徴とする請求項１記載の結合ジョー装置。
7. フィッティング（６；６’）が保持環（１３）によって前部ケース（１）内に軸方向に固定されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の結合ジョー装置。
8. フィッティング（６；６’）がねじ山をもつスリーブになっていて、結合部の前方（１４）から前部ケース（１）内に挿入、固定できることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の結合ジョー装置。

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