JPH11514599A - 電気溶融サドルカプラならびに電気溶融サドルカプラ製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気溶融カプラのような表面を有する熱可塑性要素中に抵抗加熱線を埋め込むための装置および方法であって、加熱溝形成手段および線挿入手段を含む作動ヘッドを供給し、作動ヘッドおよび熱可塑性要素は互いに対して全方向に一体的に可動とし、加熱溝形成手段および相対移動を用いて熱可塑性要素の表面に溝を形成し、その後、線挿入手段および相対移動を用いて抵抗加熱線を前記溝内に挿入し、抵抗加熱線を溝中に埋設するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】 電気溶融サドルカプラならびに 電気溶融サドルカプラ製造方法および装置発明の分野および背景 本発明は一般に電気溶融カプラに関し、より詳細には、本発明は、抵抗加熱線 を熱可塑性物質内に直接埋め込み、熱可塑性物質からなる２つのパイプを一方の パイプが他方のパイプの壁内に導かれるように互いに角度をなすように連結する ための電気溶融サドルカプラのような電気溶融カプラを形成する方法および装置 に関する。 電気溶融カプラは熱可塑性物質からなるパイプをしつかりと結合するために開 発されたものであり、これらのパイプは例えばガス（ブタン等）もしくは水道供 給系の一部を形成するパイプ等、液体もしくはガスを搬送するためのものである 。一般に電気溶融カプラは抵抗加熱線が埋め込まれた熱可塑性物質からなる。電 気溶融結合は、電気溶融カプラをそれと接続すべき熱可塑性パイプに隣接して配 置し、これに押し付け、抵抗加熱線に電流を印加し、これによって、パイプおよ びカプラを溶融させ、両者をしっかりと互いに溶接して、両者の間に永久的な結 合を形成することからなる。 パイプの電気溶融結合（すなわち、エレクトロカプリング）は２つの主要な用 途に分類され、これらは使用されるカプラの構造が異なる。 第１の用途では、少なくとも２つのパイプがそれらの端部で結合され、接合し た連続的なパイプが形成される。したがって、第１の用途に用いられるカプラは パイプの端部を収容する円筒形の構造によって特徴づけ られる。パイプをそれらの端部で結合するための電気溶融カプラの例はバーフィ ールド（Ｂａｒｆｉｅｌｄ）の米国特許第４，９５６，１３８号および同第５， ０９６，６３２号に開示されている。 第２の用途によれば、一方のパイプの端部が他方のパイプの壁に取り付けられ 、この結果、パイプ間に当業界においてＴ結合として知られるものが形成される 。したがって、第２の用途に使用されるカプラはパイプの璧を収容するための、 当業界においてサドル構造として知られるものによって特徴づけられる。電気溶 融サドルカプラの例はイーウェン等（Ｅｗｅｎ ｅｔ ａｌ．）の米国特許第４ ，６８４，４２８号に開示されている。 上述の双方の型の電気溶融カプラの本質的な特徴は埋め込まれた抵抗加熱線に あり、この線は典型的に金属端子を介して電源に接続されると溶融に必要な熱を 発生し、よって、パイプおよびカプラのような熱可塑性要素を接合させる。 バーフィールドの米国特許第４，９５６，１３８号および同第５，０９６，６ ３２号、イーウェン等の同第４，６８４，４２８号、エヴァンス（Ｅｖａｎｓ） の同第４，８９４，５２１号、グランドクレメント（Ｇｒａｎｄｃｌｅｍｅｎｔ ）の同第４，４５５，４８２号、およびデジョン（ｄｅ−Ｊｏｎｇ）の同第４， ９９３，０３７号は、一般に螺旋状の抵抗加熱線が埋め込まれた熱可塑性物質か らなる典型的なディスク状構造を有するプリフォーム（例えばフュージョンパッ ド）の製造を記載している。このように製造されたプリフォームはその後、適当 な鋳型を用いて電気溶融カプラの製造に使用される。 典型的には上述のようなプリフォームである可塑性要素中に抵抗加熱線を埋め 込むための様々な方法および装置は既に記載されている。これらには（１）デジ ョンの米国特許第４，９３３，０３７号、イーウェン 等の米国特許第４，６８４，４２８号、およびグランドクレメントの米国特許第 ４，４４５，４８２号に記載されるように、プリフォームに予め形成された螺旋 状の溝に線を配すること、前記米国特許第４，４４５，４８２号にはさらに螺旋 状鋳型パターンを用いてプリフォーム中に溝を形成することが記載されている； （２）細長い可塑性の絶縁された線をほぼ平面螺旋状に巻回し、線の可塑性絶縁 物を加熱して線が埋め込まれたディスクを形成すること、加熱はエヴァンスの米 国特許第４，８９４，５２１号に記載されるように電流を線に印加することによ って達成することができる；（３）プリフォーム中における線の充分な埋め込み を確保するために、バーフィールドの米国特許第４，９５６，１３８号および第 ５，０９６，６３２号に記載されるように線をプリフォーム中に埋め込みながら 電気的に加熱することもしくは溶融プラスチックをプリフォームに適用すること ；（４）米国特許第４，４７０，１９３号に記載されるように、切削工具を用い て円筒形要素の表面に溝を形成し、切削工具に接続された追従器具を用いて線を 溝内に押し付け、線を溝の側壁が付与する弾性圧縮によって溝内に保持すること が含まれる。 しかしながら、上述の方法および装置は抵抗加熱線を平面状（例えばプリフォ ームディスク）もしくは円筒状構造に埋め込むことに使用が限定されており、こ れらの方法はサドルカプラのようなより複雑な構造に線を埋め込むことには未だ 容易に応用できない。さらに、電気溶融結合を２つの熱可塑性要素を接続するた めに実施する場合、効率的な結合のためには、これらの要素はその間に堅固な接 触を形成することが重要である。しかしながら、最初にプリフォームが製造され る上述のカプラの使用は、これらのカプラに適合するパイプのみに限定されてい る。さらに、これらのカプラは使用者が線の構造（例えば螺旋形状、直径等）お よび／もしくは抵抗（すなわち加熱特性）を選択できるようにするもの ではない。 本発明は、サドルカプラのような熱可塑性要素に抵抗加熱線を直接埋め込むた めの方法および装置を提供することによって上述の公知の構成の欠点を解消しよ うとするものである。さらに、本発明によれば、いかなる種類のプリフォームも 不要である。したがって、線の抵抗、熱可塑性要素の形状、線の絶縁物の形状、 およびその他多くを任意の特定の用途に最適となるように選択することができる 。この結果、もはや商業的に製造された電気溶融カプラの可用性に依存しない多 様な電気溶融能力が提供され、例えばこれらに限定されるものではないが直径が 可変のカプラおよび様々な線の特性のプリフォーム等、様々な用途に適した広範 囲の電気溶融カプラおよびプリフォームを予め製造する必要が低減される。 このように、抵抗加熱線を直接、熱可塑性要素内に埋め込み、これによって上 述の制限を解消し、このようにして製造された電気溶融カプラのより多様な使用 を可能にする電気溶融カプラの製造方法および装置の必要性が広く認識されてお り、これらが得られれば極めて有利である。発明の概要 本発明によれば、電気溶融サドルカプラならびに、電気溶融サドルカプラのよ うな熱可塑性要素内に抵抗加熱線を直接埋め込むための方法および装置が提供さ れる。この方法および装置は任意の三次元幾何学形状にある任意の型の抵抗加熱 線を任意の形状の予め存在する任意の熱可塑性要素に埋め込み、よって、このよ うな要素を電気溶融カプラに変化させるために使用することができる。 後述の本発明の好ましい実施例におけるさらなる特徴によれば、電気溶融カプ ラのような表面を有する熱可塑性要素中に抵抗加熱線を埋め込 むための装置は（ａ）第１の作動端および第１の長手軸を有し、第１の作動端は 第１の長手軸に沿って進行し、かつ第１の作動端は第１の長手軸の周りを回転す る第１のアーム、（ｂ）第１の作動端を進行させるための第１の手段、（ｃ）第 １の作動端を回転させるための第２の手段、（ｄ）第２の長手軸および第２の作 動端を有し、第１のアームに対して角度をなして配置され、第２の作動端は第２ の長手軸に沿って進行し、かつ第２の作動端は第２の長手軸の周りを回転する第 ２のアーム、（ｅ）第２の作動端を進行させるための第３の手段、（ｆ）第２の 作動端を回転させるための第４の手段、および（ｇ）第２のアームの第２の作動 端に接続もしくは一体化された作動ヘッドからなり、第１および第２の作動端の 進行および回転は熱可塑性要素の表面に対する作動ヘッドの空間位置を制御する ために行われ、作動ヘッドは（ｉ）熱可塑性要素の表面に溝を形成するための加 熱溝形成手段、および（ｉｉ）抵抗加熱線を溝内に挿入するための線挿入手段を 含む。 後述の本発明の好ましい実施例におけるさらなる特徴によれば、電気溶融カプ ラのような表面を有する熱可塑性要素中に抵抗加熱線を埋め込むための方法は、 （ａ）加熱溝形成手段および線挿入手段を含む作動ヘッドを供給し、作動ヘッド および熱可塑性要素は互いに対して全方向に一体的に可動とし、（ｂ）加熱溝形 成手段および相対移動を用いて熱可塑性要素の表面に溝を形成し、（ｃ）その後 、線挿入手段および相対移動を用いて抵抗加熱線を溝内に挿入し、抵抗加熱線を 溝中に埋設することからなる。 記載された好ましい実施例の別の特徴によれば、この方法はさらに（ｄ）作動 ヘッドに接続された押圧器を供給し、（ｅ）押圧器を用いて埋設後の熱可塑性要 素の表面を平滑化する工程を含む。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、この方法はさ らに相対的な一体的移動を制御するための一体的なプログラム化可能なオペレー ティングシステムを供給する工程を含む。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、熱可塑性要素は電気溶 融サドルカプラ、エルボーカプラ、ティーカプラ、および分枝カプラからなる群 より選択される。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、加熱溝形成手段は熱可 塑性要素の表面上への集中した熱の直接適用である。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、集中した熱の直接適用 は熱可塑性物質の表面に向けられたレーザビームによる。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、加熱溝形成手段は加熱 されたチップである。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、加熱されたチップはレ ーザビームによって加熱される。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、線挿入手段は、抵抗加 熱線を溝中に埋設するために抵抗加熱線を溝内に導くローラもしくは湾曲した固 定部材を含む。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、線挿入手段は埋設後の 熱可塑性要素の表面を平滑化するための押圧器を含む。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、装置はさらに（ｈ）熱 可塑性要素の表面に対する作動ヘッドの空間位置を制御するための一体的なプロ グラム化可能なオペレーティングシステムを備える。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、熱可塑性要素は電気溶 融サドルカプラである。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、装置はさらに第１およ び第２のアーム間の角度を変化させるための手段を備える。 記載された好ましい実施例のさらに別の特徴によれば、電気溶融サド ルカプラは（ａ）表面を有するサドルカプラ状の熱可塑性要素、（ｂ）第１の端 および第２の端を有する抵抗加熱線であって、線は密な巻回形態でサドルカプラ の表面に埋め込まれており、第１の端は密接な巻回形態の外側にあり、第２の端 は密接な巻回形態の内側にあるもの、および（ｃ）第１および第２の端にそれぞ れ接続された第１および第２の金属端子からなり、第２の金属端子は第２の端に 到達する延長部を含む。 本発明は、サドルカプラのような熱可塑性要素に抵抗加熱線を直接埋め込む方 法および装置を提供し、したがって、線抵抗、線の挿入物の形状、およびその他 の多くのような特定の用途に要するパラメータの選択を可能にし、これによって 、もはや商業的に製造された電気溶融カプラの可用性に依存しない多様な電気溶 融能力を提供し、様々な用途に適した広範囲の電気溶融カプラおよびプリフォー ムを予め製造する必要を低減することによって、現在知られている構成の短所を 首尾よく解消する。図面の簡単な説明 本発明を例示のみの目的で以下の添付図面を参照して説明する。 図１は本発明の教示に従った電気溶融カプラを形成するように抵抗加熱線を直 接サドルカプラ中に埋め込むための装置の斜視図、 図２は本発明の教示に従った作動中における図１の装置およびカプラの第１の 時点での斜視図、 図３は本発明の教示に従った作動中における図１の装置およびカプラの第２の 時点での斜視図、 図４は本発明の教示に従った作動中における図１の装置およびカプラの第３の 時点での斜視図、 図５は本発明の教示に従った装置の作動ヘッドの側面図、 図６は図１の装置およびカプラの断面図、 図７は本発明の装置によって形成された溝および溝内に挿入されることによっ て要素中に埋め込まれた抵抗加熱線の断面図、 図８ａ，８ｂ，および８ｃは熱可塑性要素における抵抗加熱線挿入の３つの構 成例の上面図、 図９ａおよび９ｂはそれぞれ従来技術の方法および本発明に従って製造された 電気溶融サドルカプラの構成の断面図、 図１０は本発明の教示に従った電気溶融カプラを形成するように抵抗加熱線を 直接サドルカプラ中に埋め込むためのもう１つの装置の斜視図である。好ましい実施例の説明 本発明は、抵抗加熱線を熱可塑性物質内に直接埋め込み、熱可塑性物質からな る２つのパイプを一方のパイプが他方のパイプの壁内に導かれるように互いに角 度をなすように連結するための電気溶融サドルカプラのような電気溶融カプラを 形成する方法および装置に関し、これらの方法および装置は任意の三次元幾何学 形状に任意の型の抵抗加熱線を埋め込む（すなわち埋設する）ために使用するこ とができる。特に、本発明は任意の形状の予め存在している熱可塑性要素に抵抗 加熱線を埋め込み（すなわち埋設し）、よって、このような要素を電気溶融カプ ラに変えるために使用することができる。 本発明による方法および装置の原理および作用は図面および付随する記載を参 照することによってより良く理解され得るであろう。 本発明の方法および装置は以下に記載される図１〜１０に示されるようにサド ルカプラに抵抗加熱線を埋め込むために使用することができるが、また、当業者 に理解されるように、本発明の方法および装置は抵抗加熱線をエルボーカプラ（ すなわちＬ型カプラ）、ティーカプラ（すな わちＴ型カプラ）、分枝カプラ（例えばＹ型カプラ）等を含む他の任意の型のカ プラや後に２つ以上の既存の製品をエレクトロカプリングするために使用される ポリエチレン板のような中間部材に埋め込むためにも同様に使用することができ る。したがって、本明細書および請求の範囲に使用される熱可塑性要素なる用語 はこれらすべての選択可能物を意味するものである。 図１〜４を参照すると、総体的に番号２０で表される本発明の教示に従った装 置が示されている。以下に詳細に説明されるように、装置２０は任意の形状（例 えば螺旋形状）にある任意の型（例えば様々な直径、抵抗等）の抵抗加熱線２１ を、線２１端に接続する金属端子２３を有するサドルカプラのような予め製造さ れた熱可塑性要素２２に直接埋め込むことを可能にする特徴を有しており、この 要素２２は任意の所望の幾何学形状（例えばサドル状湾曲）を得ることができる 。装置２０をこのように特徴づけることによって、使用者は任意の用途に最適な 線（例えば製造材料、抵抗、直径等）、線の埋め込み形状（例えば螺旋状）およ び要素特性（例えば製造材料、湾曲等）を選択することができるようになる。 装置２０は、第１の作動端３８を有する第１のアーム２４を含む。作動端３８ は、例えばハウジング２８内に位置する第１の作動端進行手段２６によって、第 １のアーム２４すなわち長手軸Ｘに沿って前後進可能となっている。また、作動 端３８は、同様にハウジング２８内に位置し得る作動端回転手段３０によって、 矢印αで示されるように軸Ｘの周りで回転可能となっている。また、第１のアー ム２４に対する作動端３８の長さは異なっていてもよい。作動端３８の進行およ び回転は図１〜４に示すように第１のアーム２４全体を進行および回転させるこ とによって達成することもできる。 装置２０はさらに第２のアーム３２を含む。図１〜４に示すように、第２のア ーム３２は一般に第１のアーム２４とほぼ垂直にその作動端３８に配置される。 しかしながら、当業者に理解されるように、第１および第２のアーム２４，３２ の間に形成される角度γは特定の用途に依存して変化し得るものであり、角度γ を変化させるための手段３４を装置２０に含ませることもできる。第１のアーム ２４と同様に、アーム３２は、例えば第１のアーム２４の端３８に位置する第２ の作動端進行手段３６によって、アーム３２すなわちＹ軸に沿って前後進可能と なっている第２の作動端４４を有している。作動端４４はさらに、同様に第１の アーム２４の端３８に位置し得る作動端回転手段４０によって、矢印βで示され るように、Ｙ軸の周りで回転可能となっている。図１〜４においては第２のアー ム３２が第１のアーム２４の端に配置されているが、上述のようにアーム２４の 作動端３８の長さは可変であるため、アーム３２はアーム２４に沿った任意の所 望の位置に配することができる。アーム２４の作動端３８についての記載と同様 、上述のように、作動端４４の進行および回転は図１〜４に示すようにアーム３ ２全体を進行および回転させることによって達成することもできる。 作動端３８および４４を進行させるための手段２６および３６、ならびに作動 端３８および４４を回転するための手段３０および４０はそれぞれ様々な構成と することができる。現在は、手段２６，３６，３０，および４０は適当なギヤ機 構およびモータを含むことが好ましい。 さらに図１〜４に示されるように、作動ヘッド４２が第２のアーム３２の作動 端４４上に取り付けられている。以下に詳述するように、作動ヘッド４２は熱可 塑性要素２２に溝４６を形成し、このように形成された溝４６内に抵抗加熱線２ １を挿入し、よって、線２１を要素２２埋設する（すなわち埋め込む）。アーム ３２の作動ヘッド４２を自己回転手 段によって回転することにより、作動端４４を回転する必要性を回避することも 可能である。したがって、本明細書および特に請求の範囲において第２のアーム ３２に関連して使用される「作動ヘッドを回転するための手段」なる表現は「作 動端を回転するための手段」をも意味する。 上述の装置２０の記載および図２〜４から明らかなように、このようにアーム ２４および３２の作動端３８および４４を進行および回転させることにより、熱 可塑性要素２２の表面に対する作動ヘッド４２の空間位置ならびに移動方向およ び配向を制御することが可能になる。したがって、装置２０は抵抗加熱線２１を 熱可塑性要素２２内に直接埋設するのに適しており、この要素は様々な三次元形 状を得ることができ、その挿入物は様々な形状を得ることができ、背景技術とし て上述された従来技術のように平面状もしくは円形のものに限定されない。 上述されたのは、装置２０の作動ヘッド４２に直接的もしくは間接的に関係す る４つの型の運動である。これらの運動の各々の理由を詳細に述べる。図１〜４ から明らかなように、第１のアーム２４の作動端３８の進行および回転により、 熱可塑性物質２２に対して所望の経路でアーム３２を移動することが可能になる 。アーム３２の作動端４４を進行させることにより、作動ヘッド４２を要素２２ の表面に接触したまま維持し、作動ヘッド４２によって表面上に印加される圧力 を制御することが可能になり、一方、作動端４４を回転することにより、ヘッド ４２のその移動方向に対する配向を制御することが可能になるが、この配向は後 述のように装置２０の作用に重要である。 ここで、作動ヘッド４２の特徴および作動モードを示す図５〜６を参照する。 上述のように、作動ヘッド４２は、熱可塑性要素２２に溝４６を形成し、抵抗加 熱線２１をこのように形成された溝４６内に挿入し、よって、線２１を要素２２ に埋設するための手段を含む。さらに上述し たように、例えば、装置２０の第１および第２のアーム２４，３２を進行かつ回 転することによって、熱可塑性要素２２の表面に対する作動ヘッド４２の空間位 置の制御が達成される。 作動ヘッド４２は熱可塑性要素２２の表面に溝４６を形成するための加熱溝形 成手段４８、および抵抗加熱線２１を溝４６内に挿入するための線挿入手段５４ を含む。 １実施例によれば、加熱溝形成手段４８は、その作動中に加熱されるチップ５ ０を含む。チップ５０の加熱は、例えば、レーザビーム５２により、あるいは摩 擦熱を発生するのに適した物質からなるチップ５０を供給することによって達成 することができる。加熱されたチップ５０は、装置２０の上述のアーム操作によ って作動ヘッド４２が要素２２の表面に押し付けられ、これに対して移動された 時に、要素２２の表面に溝４６を形成するために使用される。当業者に明らかな ように、レーザビーム５２もしくは摩擦以外の手段、例えば、チップ５０を電熱 生成物質（例えば、抵抗加熱線の特性を有し、チップとして形成された物質）か ら形成したり、チップ５０を金属のような良好な熱伝導物質で形成して外熱をチ ップ５０に印加することによってチップ５０を加熱してもよい。 もう１つの実施例によれば、加熱溝形成手段４８は集中熱を要素２２の表面上 に直接向けるものであり、この熱の直接的な適用は、例えば、レーザビーム５２ を要素２２の表面上に直接向けたり、あるいは熱ガス（例えば空気）の収束流も しくは点火したガス（すなわち炎）を要素２２の表面上に向けることによって達 成することができる。 図６に示すように、例えばハウジング２８内に位置するレーザビーム発生器５ ８および第１および第２のアーム２４，３２にそれぞれ位置するレーザビーム反 射器（例えばミラー）６３および６２によってレーザビーム５２を発生させ、作 動ヘッド４２に導くことができる。しかしな がら、例えば、端６４もしくは第１のアーム２４内にミラー６２に補助されるよ うに設けられたレーザビーム発生器を含む構成、あるいは端６６もしくは第１の アーム２４内にレーザビーム発生器５８を含む構成も可能である。また、適当な レーザビーム反射器がレーザビーム５２を作動ヘッド４２に向けようになってい れば、他の位置にレーザビーム発生器５８を配置することも可能である。しかし ながら、場合によっては、レーザビーム反射器の反射角を制御する必要がある。 図５に示すように、抵抗加熱線２１を溝４６内に挿入するための線挿入手段５ ４は例えばヒンジ７０を介して線挿入手段５４に係合したローラ６８を含むこと ができる。ローラ６８はヒンジ７０の周りを回転することができ、ローラ６８は 、作動ヘッド４２が図５の矢印７２で示される方向に進行する間、線２１が溝４ ６内に挿入され、よって、熱可塑性要素２２中に埋め込まれる（すなわち埋設さ れる）ように、溝に対して配置されている。当業者に明らかなように、線挿入手 段はローラ６８の代わりに、ローラ６８と異なって回転しないが線２１を溝２２ 内に導くことのできる湾曲した固定部材を含むことができる。さらに図５に示す ように、線挿入手段５４は上述のように線２１が埋設された後の熱可塑性要素２ ２の表面を平滑化するための押圧器５６を含んでもよい。押圧器５６に含ませる ことができるのは、例えば、線カッタ５７および線グリッパ５９であり、図６に 示すように、作動ヘッド４２内への線２１の導入は線誘導ホイールもしくは他の 適当な湾曲アセンブリ７４によって補助することができる。 上述のように、作動ヘッド４２は非対称的な構造によって特徴づけられる。作 動ヘッド４２の適切な操作のためには、溝形成手段４８が作動ヘッド４２の移動 方向において常に線挿入手段５４の前方に位置することが重要である。上述のよ うに、これは回転手段４０による作動ヘッド ４２の制御された回転によって達成され、この制御された回転は必要とされるよ うに溝形成手段４８が確実に線挿入手段５４の前に位置するようにする。当業者 に理解されるように、溝形成手段４８、挿入手段５４および押圧手段５６の間の 距離は特定の用途に応じて変化し得る。さらに、装置２０は、溝形成手段を有す るものおよび線挿入手段を有するものを含む交換可能な作動ヘッドを含んでもよ いことが理解されるであろう。 図７に示されるのは、装置２０によって熱可塑性要素２２に形成された溝４６ の断面であり、この溝は線２１を含んでいる。作動ヘッド４２の移動速度および これに関連する他のパラメータ、例えばこれらに限定されるものではないが要素 ２２の表面に印加される熱量、チップ５０および押圧器５６（存在する場合）の 正確な形状、それらの互いに対する相対配向および熱可塑性要素２２に対する配 向等を制御することにより、使用者は溝４６を特徴づける様々なパラメータを制 御することができる。よって、例えば、溝４６は線２１を溝４６内に保持する補 助となるような内向きに傾斜した壁７６を有して形成することができる。また、 溝４６の深さ（図７においてａとして表示）を、溝４６の縁７８に対する線２１ の深さ（図７においてｂとして表示）を考慮して制御してもよい。さらに、この ように溝４６内の線２１をさらに支持するために溝４６に沿って配されたリブ８ ０を形成し、溝４６の縁７８に対するそれらの高さ（図７においてＣとして表示 ）を制御してもよい。 次いで、図８ａ〜ｃおよび図９ａ〜ｃを参照する。図８ａ〜ｃには熱可塑性要 素に形成された溝中に抵抗加熱線を埋め込むための可能な構成の３つの上面図を 示す。図８ａに示す構成は上述の背景技術の欄に記載されたプリフォームととも に製造された電動溶融サドルカプラに現在用いられているものである。この構成 によれば、溝４６および線２１は螺 旋形状８２を得る。この場合、線の両端８８を螺旋形状８２の外に位置させるの であれば、線２１の最内巻は螺旋形状８２を横断しなければならない。しかしな がら、このような横断は片側熱スポット８４を形成し、これは多大に加熱され、 よって、一般に螺旋形状８２と交差部との間に位置する熱可塑性物質からなる電 気絶縁ブリッジ８６を溶融し、交差部と螺旋形状８２との間に電気接続を形成し 、よって、電気的短絡を生じ、電気溶融プロセスを不完全なままもしくは制御不 足に終了させる。これは明らかにこの構成の大きな欠点である。図８ｂに示す構 成によれば、溝４６および線２１は二重螺旋形状９０を得ており、線の両端８８ は二重螺旋形状９０の外側にある。図８ｃに示す構成によれば、溝４６および線 ２１は他の螺旋形状、例えばこれに限定されるものではないがほぼ四角の螺旋形 状９２を有するものとして、特定の用途に最適な形状を達成し、特定の加熱要件 を満たすようにすることができる。本発明の装置および方法は線２１を図８ａ〜 ｃに示す任意の構成にある熱可塑性要素２２内に挿入するのに最適である。さら に、本発明の装置および方法は、例えば線状ラスタ移動等によって形成されたも ののような、他の任意の所望の密接した巻回構造にある熱可塑性要素２２内に線 ２１を挿入することが可能である。 図９ａは、線２１が図８ａの螺旋形状８２の構造中に埋め込まれた従来技術の 電気溶融サドルカプラ９８の断面図を示す。上述のように、この場合、線端８８ を金属端子２３を介して電源に接続することによって電気溶融が行われる間、熱 可塑性ブリッジ８６を用いて線２１の交差領域を螺旋形状８２から絶縁する。し かしながら、上述のように、熱スポット８４の形成によってブリッジ８６が溶融 すると、電気回路が切断され、電気溶融プロセスが終了する。 一方、図９ｂは、図８ａに示されたものと類似した形状を有するが線 の一端８８が螺旋形状８２の外側に位置し、他端が内側に位置するように交差が ない溝４６に線２１が追従する電気溶融サドルカプラ９８‘の断面を示す。この 場合、延長部９６を金属端子２３の１つに接続もしくは一体化して設け、螺旋形 状８２の最内巻に位置する端８８に係合させる。ここでは初めて、電気溶融サド ルカプラにおいて熱可塑性ブリッジの代わりに延長部を含ませることが示唆され る。この構成は、延長部９６の電熱特性を適当に選択することによって熱スポッ トの形成が排除されるため、電気溶融結合に最適である。すなわち、大きな断面 もしくは低い電気抵抗を有する延長部９６は熱スポットが電気溶融プロセス中に 形成されることを確実に防止し、したがって、このプロセスはより良い制御下に 持続される。本発明によれば、上述の図９ｂのカプラ９８‘のような延長部を有 する電気溶融サドルカプラは従来技術の任意の方法および装置、ならびに本発明 の方法および装置によって製造することができる。 次いで、図１０を参照する。上記の記載および図面から明らかなように、装置 ２０の作動ヘッド４２を熱可塑性要素２２の表面に対して移動することにより、 要素２２に溝４６を形成して、このように形成された溝４６内に線２１を挿入す ることが可能である。しかしながら、図１０に示すように、上述の作動ヘッド４ ２と同様の構造特性を有する固定された作動ヘッド１０２に対して熱可塑性要素 ２２を鏡面移動することができる、総体的に１００で示される装置によっても同 様の結果を得ることができる。すなわち、装置１００は熱可塑性要素２２を把持 するための１つ以上の把持手段１０４を含み、装置２０によって付与される移動 に比して、固定された作動ヘッド１０２に対して要素２２を鏡面移動することが できる。しかしながら、作動ヘッドと熱可塑性要素との間の相対移動は、装置２ ０の作動ヘッド４２を特徴づける移動のいくらかを可 能にする装置と、ヘッドおよび要素の必要な相対移動を達成するために要素２２ の補完的な移動を付与する付加的な装置との二重の貢献によって達成することも できる。 上述のように、作動ヘッドの相対移動速度およびこれに関連する他のパラメー タ、例えばこれらに限定されるものではないが要素２２の表面に印加される熱量 、チップ５０および押圧器５６（存在する場合）の正確な形状、それらの互いに 対する相対配向および熱可塑性要素２２に対する配向等を制御することにより、 使用者は溝４６を特徴づけるその断面および全体形状等、様々なパラメータを制 御することができる。このような本発明による装置の作動モード制御は好ましく は一体的なプログラム化可能なオペレーティングシステムによって達成される。 上述の装置は作動ヘッドを熱可塑性要素に対して、この作動ヘッドが要素に対 して任意の相対位置、配向および移動方向となり、上述したものと同様に要素の 表面に形成された溝に線が挿入され得るように移動するための手段を提供する。 要素に対する作動ヘッドの同様の機械的移動は様々な異なった方法で達成できる ことが明らかである。 本発明によれば、さらに、電気溶融カプラのような熱可塑性要素に抵抗加熱線 を埋め込む方法であって、好ましくは装置２０もしくは１００の上述の実施例の いずれかあるいはそれらの組み合わせを使用して実施され、 （ａ）加熱溝形成手段および線挿入手段を含む作動ヘッドを供給し、作動ヘッ ドおよび熱可塑性要素は互いに対して全方向に一体的に可動とし、 （ｂ）加熱溝形成手段および作動ヘッドと熱可塑性要素との相対移動を用いて 熱可塑性要素の表面に溝を形成し、 （ｃ）その後、線挿入手段および作動ヘッドと熱可塑性要素との相対 移動を用いて抵抗加熱線を溝内に挿入し、抵抗加熱線を溝中に埋設することから なる方法が提供される。 この方法はさらに （ｄ）作動ヘッドに接続された押圧器を供給し、 （ｅ）前記押圧器を用いて前記埋設後の熱可塑性要素の表面を平滑化する工程 を含んでもよい。 好ましくは、本発明の方法は熱可塑要素と作動ヘッドとの全方向における前記 相対的な一体的移動を制御するための、および装置２０もしくは１００の任意の 他の所望のパラメータを制御するための一体的なプログラム化可能なオペレーテ ィングシステムを用いて実施される。 当業者に明らかなように、本発明の方法の実施は上述の装置のみならず、これ らの装置の様々な変更例を用いても達成可能である。 本発明を限られた数の実施例で説明したが、本発明には多くの変形、変更およ び他の応用が可能であることが理解されよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 31:24 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気溶融カプラのような表面を有する熱可塑性要素中に抵抗加熱線を埋め込 むための装置であって、 （ａ）第１の作動端および第１の長手軸を有し、前記第１の作動端は前記第１ の長手軸に沿って進行し、かつ前記第１の作動端は前記第１の長手軸の周りを回 転する第１のアーム、 （ｂ）前記第１の作動端を進行させるための第１の手段、 （ｃ）前記第１の作動端を回転させるための第２の手段、 （ｄ）第２の長手軸および第２の作動端を有し、前記第１のアームに対して角 度をなして配置され、前記第２の作動端は前記第２の長手軸に沿って進行し、か つ前記第２の作動端は前記第２の長手軸の周りを回転する第２のアーム、 （ｅ）前記第２の作動端を進行させるための第３の手段、 （ｆ）前記第２の作動端を回転させるための第４の手段、および （ｇ）前記第２のアームの前記第２の作動端に接続もしくは一体化された作動 ヘッドからなり、前記第１および第２の作動端の前記進行および回転は熱可塑性 要素の表面に対する前記作動ヘッドの空間位置を制御するために行われ、前記作 動ヘッドは、 （ｉ）熱可塑性要素の表面に溝を形成するための加熱溝形成手段、および （ｉｉ）抵抗加熱線を溝内に挿入するための線挿入手段を含むことを特徴と する装置。 ２．前記加熱溝形成手段が前記熱可塑性要素の表面上への集中した熱の直接適用 であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 ３．前記集中した熱の直接適用が熱可塑性物質の表面に向けられたレーザビーム によるものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 ４．前記加熱溝形成手段が加熱されたチップであることを特徴とする請求の範囲 第１項記載の装置。 ５．前記加熱されたチップがレーザビームによって加熱されることを特徴とする 請求の範囲第４項記載の装置。 ６．前記線挿入手段が、抵抗加熱線を溝中に埋設するために抵抗加熱線を前記溝 内に導くローラを含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 ７．前記線挿入手段が、抵抗加熱線を溝中に埋設するために抵抗加熱線を溝内に 導く湾曲した固定部材を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 ８．前記線挿入手段が前記埋設後の熱可塑性要素の表面を平滑化するための押圧 器をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第６項記載の装置。 ９．さらに、 （ｈ）熱可塑性要素の表面に対する前記作動ヘッドの前記空間位置を制御する ための一体的なプログラム化可能なオペレーティングシステムを備えることを特 徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 １０．熱可塑性要素が電気溶融サドルカプラであることを特徴とする請求の範囲 第１項記載の装置。 １１．前記第１および第２のアーム間の前記角度を変化させるための手段をさら に備えることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。 １２．電気溶融カプラのような表面を有する熱可塑性要素中に抵抗加熱線を埋め 込むための方法であって、 （ａ）加熱溝形成手段および線挿入手段を含む作動ヘッドを供給し、前記作動 ヘッドおよび熱可塑性要素は互いに対して全方向に一体的に可動とし、 （ｂ）前記加熱溝形成手段および前記相対移動を用いて熱可塑性要素の表面に 溝を形成し、 （ｃ）その後、前記線挿入手段および前記相対移動を用いて抵抗加熱線を前記 溝内に挿入し、抵抗加熱線を溝中に埋設することからなる方法。 １３．さらに、 （ｄ）前記作動ヘッドに接続された押圧器を供給し、 （ｅ）前記押圧器を用いて前記埋設後の熱可塑性要素の表面を平滑化する 工程を備えることを特徴とする請求の範囲第１２項記載の方法。 １４．前記加熱溝形成手段が前記熱可塑性要素の表面に向けられたレーザビーム によるものであることを特徴とする請求の範囲第１２項記載 の方法。 １５．前記加熱溝形成手段が加熱されたチップであることを特徴とする請求の範 囲第１２項記載の方法。 １６．前記加熱されたチップがレーザビームによって加熱されることを特徴とす る請求の範囲第１５項記載の方法。 １７．前記線挿入手段が、抵抗加熱線を溝中に埋設するために抵抗加熱線を前記 溝内に導くローラを含むことを特徴とする請求の範囲第１２項記載の方法。 １８．前記前記線挿入手段が、抵抗加熱線を溝中に埋設するために抵抗加熱線を 溝内に導く湾曲した固定部材を含むことを特徴とする請求の範囲第１２項記載の 方法。 １９．さらに、 （ｄ）前記相対的な一体的移動を制御するための一体的なプログラム化可能な オペレーティングシステムを供給する 工程を備えることを特徴とする請求の範囲第１２項記載の方法。 ２０．さらに、 （ｆ）前記相対的な一体的移動を制御するための一体的なプログラム化可能な オペレーティングシステムを供給する 工程を備えることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の方法。 ２１．熱可塑性要素が電気溶融サドルカプラ、エルボーカプラ、ティーカプラ、 および分枝カプラからなる群より選択されることを特徴とする請求の範囲第１２ 項記載の方法。 ２２．熱可塑性要素が電気溶融サドルカプラ、エルボーカプラ、ティーカプラ、 および分枝カプラからなる群より選択されることを特徴とする請求の範囲第１３ 項記載の方法。 ２３．請求の範囲第１項記載の装置を用いて製造された電気溶融サドルカプラ。 ２４．請求の範囲第１２項記載の方法を用いて製造された電気溶融サドルカプラ 。 ２５．電気溶融サドルカプラであって、 （ａ）表面を有するサドルカプラ状の熱可塑性要素、 （ｂ）第１の端および第２の端を有する抵抗加熱線であって、前記線は密な巻 回形態で前記サドルカプラの前記表面に埋め込まれており、前記第１の端は前記 密接な巻回形態の外側にあり、前記第２の端は前記密接な巻回形態の内側にある もの、および （ｃ）前記第１および第２の端にそれぞれ接続された第１および第２の金属端 子からなり、前記第２の金属端子は前記第２の端に到達する延長部を含む ことを特徴とする電気溶融サドルカプラ。