JP4579938B2 - シール装着工具 - Google Patents

Description

本発明は、シールを管継手に装着するための工具及び方法に関するものである。例えばシリコン基板上への集積回路の製造のような工業プロセスにおいて用いられるガスは、それらが化学的に活性であり続けること、及び更にそれらが使われる加工部材を汚染しないことを保障するために高いレベルの純度で維持されなければならない。ガスは、しばしば反応性が高くまた有害であり、また微量の水分、酸素、又は粒子が著しい悪影響を与えることがあり、したがってそれらは避けられなければならない。

ガスは、圧縮された状態でタンク内に貯蔵され、前記タンクは様々な弁、シール、及び製造プロセスにおいてガスを用いる他の機器に該タンクを接続するために必要な管継手を有する。弁、シール、及び管継手は要求される高い程度のガスの純度を維持するように設計及び製造される一方で、管継手を着脱するとき前述の汚染をガスに導入する可能性があるために難問が生じる。この問題は、管継手が接続されていない間にパージガスを管継手から流すことを許容することによって効果的に回避される。パージガスは、管継手が流体密で他の構成要素に再接続されるまで水分、酸素、又は粒子が管継手に進入して汚染の問題を引き起こすことを効果的に防ぐ。

パージガスの流れは、ゲージ圧で約６８．９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）から１８７．９ｋＰａ（２０ｐｓｉ）の間の圧力を生じる。この比較的高い圧力は、対になる管継手への取付の前にシールを管継手に手で装着することを困難にする。シールが手で着座させられるとき、指又は親指はシールを管継手内に正確に着座させるためにシールに力を加えなければならないので、シールの開口を障害物のない状態で維持することが困難である。着座する間にシールの開口が塞がれることによって、パージガスの圧力がシールの後ろ側で増大し、取り付け作業における力が除かれたときパージガス圧力の結果としてシールが管継手から急に飛び出ることがよくある。

シールの取り付けプロセスを更に複雑にすることは、技術者が、ガスの有害な性質のためにかさばる防護服をしばしば着用しなければならないことである。防護服は、手袋を含んでおり、前記手袋は、シール及び他のハードウェアの汚染を防ぐが、触覚を鈍くさせ、その結果シールを器用に取り扱うことを困難にする。さらに、管継手はハウジング内のくぼんだ所に隠れていることがよくあり、シールが取り付けられるときに見ることができない。これらの複雑さは、取り付作業中にシールが落下するか又は増強したパージガス圧力のために管継手からはじき出されるのでシールの紛失という結果を招き、また相当な時間の損失と、ガスが使用される工業プロセスに対する余分の費用とを発生させる。パージガスが流通する管継手へのシールの装着を容易にする工具及び方法に対する必要性が明らかに存在する。

本発明はシールを管継手に装着するための工具に関するものである。工具は、シールを受容する大きさにされた第１ソケットとこの第１ソケットに隣接して配置された第２ソケットとを有するスリーブを具備する。第２ソケットは、スリーブの開放端を形成し、また管継手を受容する大きさにされている。プッシャ要素がスリーブ内を移動可能である。プッシャ要素は、プッシャ要素がスリーブに対して移動せしめられたときシールを第１ソケットから運び出して管継手内に運び入れるための、シールに係合可能な接触表面を有する。

好適には、プッシャ要素は、接触表面を一端に有するシャフトを具備する。シャフトはその中に導管を有する。導管は、管継手との流体連通を提供する一端に配置された入口と、大気との流体連通を提供する出口とを有する。出口は、第２ソケットが管継手に係合されたとき管継手から大気へガスを逃がすことを可能にする。ハンドルが、スリーブに対して間隔をあけて取り付けられている。付勢要素が、スリーブとハンドルとの間に配置される。付勢要素は、スリーブをハンドルから離れる方向に付勢する。

本発明は、ガスが流通する管継手にシールを装着する方法も含んでいる。その方法は、
（ａ）シールを保持する第１ソケットと、第１ソケットに隣接して管継手を受容する第２ソケットとを有するスリーブを準備する段階、
（ｂ）シールをスリーブから管継手の中に押し入れるための、スリーブ内を移動可能なプッシャ要素にして、スリーブ内に位置決めされる入口と、大気と流体連通をしている出口とを備えた導管を有するプッシャ要素を準備する段階、
（ｃ）シールを第１ソケット内に配置する段階、
（ｄ）第２ソケットを管継手に係合する段階、
（ｅ）シールを第１ソケットから管継手の中へ押入れて係合させるためにプッシャ要素をスリーブに対して移動させる段階、及び
（ｆ）ガスが管継手からスリーブと導管とを通して大気へ流れ出ることを許容する段階、を含む。

図１は、仮想線で示されたタンク１４のような加圧ガスの供給源に接続された管継手１２（図２〜４を参照）と共に使用されるシール１０の斜視図である。シール１０は、例えば、ニッケルめっきをされたステンレス鋼ワッシャである。ステンレス鋼は、その不活性な特性のために有利であり、またそれ故に汚染源となる傾向はない。ニッケルめっきは、不活性な性質を増進するとともに、管継手１２の座に係合されたときに流体密シールを容易に形成する表面を提供する。シール１０は、横断面において丸く、約１４．３ｍｍ（９／１６ｉｎ）の呼び径と約３．２ｍｍ（１／８ｉｎ）の厚さを有している。これらの寸法は、単に例示を目的に提示されたものであって、本明細書に記載されて請求されるシール又は工具のサイズを限定するものではない。

やはりステンレス鋼から好適に形成されたラジアルスプリング１８が、シールの周囲を巡る溝２０の中に配置されている。ラジアルスプリング１８は、間隙を有する大きめの割りリングから構成され、前記間隙は割りリングが半径方向に可撓であることを可能にする。ラジアルスプリングは、可撓性要素にして、それが半径方向内側に圧縮されたとき半径方向外側に方向付けられた力を及ぼす可撓性要素を提供する。ラジアルスプリング１８は、シール１０を管継手１２内に摩擦保持し、管継手１２はラジアルスプリング１８の直径よりも小さな直径の開口２２を有する。シール１０が開口２２の中に挿入されたとき、管継手側壁２４がラジアルスプリングを半径方向に圧縮し、前記ラジアルスプリングは押し返してシールを管継手内に摩擦保持する。

管継手が他の構成要素に接続されていないとき、水分、酸素、及び粒子のような汚染物質が管継手１２に侵入するのを防ぐために、パージガスがタンク１４から管継手１２を通って流れることが許容され、パージガスの流れは、タンクと管継手との間にあるパージガス弁２８によって制御される。パージガスが管継手を流通している間にシール１０の管継手１２内への装着を容易にするために、工具３０が使用される。工具３０は、シール１０を受容しかつ保持する大きさにされた第１ソケット３４を有するスリーブ３２を具備する。シールが第１ソケット３４内に挿入されたときシールがラジアルスプリング１８の作用によって第１ソケット３４内に摩擦保持されるように、第１ソケット３４の直径はラジアルスプリング１８より小さい。

スリーブ３２は、第１ソケット３４に隣接して配置された第２ソケット３６を有している。第２ソケットは第１ソケットよりも大きな直径を有しており、またスリーブの開放端３８を形成している。第２ソケットは、開放端３８を通して管継手１２を同軸に受容するような大きさにされており、また第１ソケットと第２ソケットは、シールを座１６に装着するためにシール１０を管継手１２の開口２２に整列させるように協働する。

好適にはシャフト４０の形をしたプッシャ要素がスリーブ３２内で軸方向に移動可能である。シャフト４０は、第１ソケット３４内に着座されたシール１０に係合できる接触表面４２を一端４４に有している。スリーブ３２は、シャフト４０の一端４４の近くに設けられた溝４８内に装着されたＯリング４６によってシャフトに保持される。Ｏリングはシャフトよりも大きな外径を有し、スリーブ内の肩部５０に係合し、肩部とＯリングとの間の相互作用はスリーブが一端４４の方へ移動することを制限し、スリーブがシャフトから外れて落下することを防ぐ。例えばスナップリング等の他の保持要素も可能である。

ハンドル５２が、シャフトの一端４４から遠く離されてシャフト４０に取り付けられている。ハンドルは、ポリマー樹脂から形成され、また手による良好なグリップ感を提供するために人間工学的な利点を得るように大きさ及び形状を決められている。好適には圧縮スプリング５４の形をした付勢要素が、ハンドルとスリーブとの間に配置されている。スプリング５４は、スリーブ３２をハンドル５２から離すように付勢し、肩部５０をＯリング４６に押し付けて、シールが第１ソケット３４内に保持されているとき、シャフト４０の一端４４の接触表面４２をシール１０から離間された状態に維持する。

シャフト４０は、それの中に設けられた導管５６も有している（図５を参照）。導管は、管継手１２が第２ソケット３６の中に受容されたとき管継手１２と流体連通をするように、シャフトの一端４４に配置された入口５８を有する。導管５６は、大気との流体連通を提供する出口６０を有している。出口はシャフトの反対端６２に配置されてよく、又は出口はハンドル５２とスリーブ３２との間に有利に配置されてもよい。出口６０のための他の位置も可能である。

作動中、図３に示されるように、シール１０は第１ソケット３４内に挿入される。次に工具３０は、第２ソケット３６を管継手１２に係合するように操作されて、スリーブ３２の開放端３８が管継手１２を同軸に受容し、シール１０が管継手開口２２に整列する。管継手を通して流れているパージガスは、入口５８に進入し、導管５６を通して導かれ、出口６０を通して大気へ出て行く。導管５６の結果として、顕著なパージガスの圧力が管継手内で生じることは不可能である。

図４に示されるように、管継手が第２ソケット３６内に受容された状態で、力がハンドル５２に手で加えられて、シャフト４０をスプリング５４の付勢力に対抗しながらスリーブ３２内で軸方向に前進させてスプリングを圧縮する。スリーブは、管継手との係合によって相対的に固定されたままである。シャフト４０の一端４４の接触表面４２は、シール１０を第１ソケット３４から管継手開口２２の中へ押し込み、シールを座１６に対して着座させる。ラジアルスプリング１８は、管継手側壁２４とシール１０との間で圧縮され、そのことによりシールを管継手内で摩擦保持する。次いで工具３０は、引き抜かれて、接触表面４２をシールから、及び第２ソケット３６を管継手から引き離すが、シール１０を管継手内に着座した状態で残す。シャフト４０内の導管５６は、パージガスが装着プロセスの全体をとおして絶えず流れることを可能にし、したがってパージガスは、工具が取り除かれたときシールを座から外すことになるシールの後側の顕著な圧力を生じる機会を全く有さない。付勢スプリング５４は、工具を管継手から引き離すと、スリーブ３２をハンドル５２から離す方向で押して、シャフト４０を第１ソケット３４から片付けるので他のシールを他の管継手に対する取付けのために装填することを可能にする。

実質的に不活性であってそれ故重大な汚染源とはならない丈夫な工具を提供するために、スリーブ３２、シャフト４０、及びスプリング５４をステンレス鋼から製作することが有利である。他の材料も可能である。Ｏリング４６は、その不活性で低摩擦な性質のためにポリテトラフルオロエチレンのようなフルオロカーボンコンパウンドであってよい。

加圧ガス管継手のための例示的シールの斜視図である。 仮想線で概略的に示された加圧ガスタンクに接続されてパージガスが流通する管継手と、シールを管継手内に着座させるための本発明による工具との縦断面図である。 作動中の状態で描いた工具の一部及び管継手の拡大した縮尺の縦断面図である。 作動中の状態で描いた工具の一部及び管継手の拡大した縮尺の縦断面図である。 図３の切断線５−５に沿って得られた横断面図である。

符号の説明

１０ シール
１２ 管継手
３０ 工具
３２ スリーブ
３４ 第１ソケット
３６ 第２ソケット
４０ シャフト
４２ 接触表面
５６ 導管
５８ 入口
６０ 出口

Claims (10)

1. シールを管継手に装着する工具であって、
   スリーブにして、前記シールを受容するような大きさにされた第１ソケット、及び前記第１ソケットに隣接して配置されるとともに、該スリーブの開放端を形成して前記管継手を受容するような大きさにされた第２ソケットを有するスリーブと、
   前記スリーブ内を移動できるプッシャ要素にして、該プッシャ要素が前記スリーブに対して移動せしめられるとき前記シールを前記第１ソケットから運び出して前記管継手の中に運び入れるための、前記シールに係合可能な接触表面を有するプッシャ要素と、を具備
   し、前記プッシャ要素は前記接触表面を一端に有するシャフトを具備し、そして前記シャフトはその中に導管を有し、前記導管は、前記第２ソケットが前記管継手に係合されたときガスが前記管継手から大気へ流出することを可能にするために、前記一端に配置されて前記管継手との流体連通を提供する入口と、大気との連通を提供する出口とを有する、工具。
2. 加圧ガスを収容するタンクの管継手にシールを装着するための工具であって、
   スリーブにして、前記シールを同軸に受容して保持するような大きさにされた第１ソケット、並びに前記第１ソケットに隣接し且つ同軸に配置されるとともに、前記第１ソケットよりも大きい直径を有し、該スリーブの開放端を形成し、及び前記管継手を同軸に受容するような大きさにされた第２ソケットを有するスリーブと、
   前記スリーブ内を軸方向に移動できるシャフトにして、該シャフトが前記スリーブに対して移動せしめられるとき前記シールを前記第１ソケットから運び出して前記管継手に運び入れるための、前記シールに係合可能な接触表面を一端に有するシャフトと、
   前記スリーブに対して間隔をあけて前記シャフトに取り付けられたハンドルと、
   前記スリーブを前記ハンドルから離す方向に付勢するために前記ハンドルと前記スリーブとの間に配置された付勢要素と、
   を具備し、前記シャフトはその中に導管を有し、前記導管は、前記第２ソケットが前記管継手に係合されたときガスが前記管継手から大気へ流出することを可能にするために、前記一端に配置されて前記管継手との流体連通を提供する入口と、大気との連通を提供する出口とを有する、工具。
3. 前記スリーブから離間されて前記シャフトに取り付けられたハンドルを更に具備し、前記出口が前記ハンドルと前記スリーブとの間に配置される、請求項１に記載の工具。
4. 加圧ガスを収容するタンクの管継手に、前記ガスが前記管継手を通して流れている間にシールを装着するための工具であって、
   スリーブにして、前記シールを同軸に受容して保持するような大きさにされた第１ソケット、並びに前記第１ソケットに隣接し且つ同軸に配置されるとともに、前記第１ソケットより大きい直径を有し、該スリーブの開放端を形成し、及び前記管継手を同軸に受容するような大きさにされた第２ソケットを有するスリーブと、
   前記スリーブ内を軸方向に移動できるシャフトにして、該シャフトが前記スリーブに対して軸方向に移動せしめられるとき前記シールを前記第１ソケットから運び出して前記管継手の中に運び入れるための、前記シールに係合可能な接触表面を一端に有するシャフトと、
   前記シャフトを貫通して延びる導管にして、前記一端に配置されて前記管継手との流体連通を提供する入口と、大気との流体連通を提供する出口とを有し、前記第２ソケットが前記管継手に係合されたとき前記ガスが該導管を通して大気へ流れるところの導管と、を具備する工具。
5. 前記出口が、前記シャフトの他端に配置される、請求項１、２又は４に記載の工具。
6. 前記スリーブから離間されて前記シャフトに取り付けられたハンドルを更に具備する、請求項１又は４に記載の工具。
7. 前記出口が、前記スリーブと前記ハンドルとの間の前記シャフトに配置されている、請求項１、２又は６に記載の工具。
8. 前記スリーブと前記ハンドルとの間に配置された付勢要素であって、前記スリーブを前記ハンドルから離す方向に付勢する付勢要素を更に具備する、請求項６に記載の工具。
9. 前記付勢要素が、前記スリーブと前記ハンドルとの間で働く圧縮スプリングからなる、請求項８に記載の工具。
10. ガスが流通する管継手へのシールの装着方法であって、
    前記シールを保持する第１ソケットと、前記第１ソケットに隣接して前記管継手を受容する第２ソケットとを有するスリーブを準備する段階と、
    前記シールを前記スリーブから前記管継手の中に押し入れるための、前記スリーブ内を移動可能なプッシャ要素にして、前記スリーブ内に位置決めされる入口と、大気と流体連通をする出口とを備える導管を有するプッシャ要素を準備する段階と、
    シールを前記第１ソケット内に配置する段階と、
    前記第２ソケットを前記管継手に係合する段階と、
    前記シールを前記第１ソケットから前記管継手の中へ押入れて係合させるために前記プッシャ要素を前記スリーブに対して移動させる段階と、
    前記ガスが前記管継手から前記スリーブと前記導管とを通して大気へ流れ出ることを許容する段階と、
    を含んでなるシールの装着方法。

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