JP2001170829A - 金属テーパー素管の接続管及びその接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明柱、電柱、避雷針、旗ポールなどの金属
のテーパ管を接続するための安価に製作できる接続管
と、これを用いた金属テーパー素管の接続方法を課題と
する。 【解決手段】 ２本の金属テーパー素管を接続して長い
１本のテーパ管を製作するための接続管であって、この
接続管の片側又は両端の管径が中間部よりも窄まって小
さく、該中間部は前半部と後半部とからなり、該前半部
の径とテーパは、管径の小さい前記金属テーパ素管内に
内接して挿入でき、その後半部の外径はほぼ一定であ
り、管径の大きい金属テーパー素管の管端の内径よりも
わずかに大きい金属接続管である。また、上記接続管を
用い、該前半部は管径の小さい金属テーパ素管に内接し
て挿入し、管径の大きい金属テーパー素管の管端を予め
円筒状に拡管し、前記接続管後半部を前記拡管したテー
パー素管の端部に焼きばめ又は圧入して接続する方法で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は照明柱、電柱、避雷針、
旗ポール等のテーパー管を、金属テーパー素管を接続し
て製作するための接続管及び金属テーパ素管の接続方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】照明柱や旗ポール等を構成する金属のテ
ーパー管は製造上または輸送上の必要から分割して製造
され、輸送され現地で１本の管に製作される。従来の接
続方法として、特開平7-279483号公報に開示されるよう
にテーパーがついた接続管を片側の素管に固定し、他の
側を接続される管に差込み、螺子で固定する方法が一般
的である。

【０００３】使用される接続管は、台形に切断した板を
丸めて溶接し、テーパー管を形成し、溶接ビードを除去
し、径の精度を得るために外面旋盤加工するか、厚肉の
パイプ素材の外径を所要テーパー形状に旋盤加工して製
作している。そのため製作における工数と日数がかかり
経済的でない。

【０００４】上記製作方法で製作されたテーパー管の縦
断面を図５（Ａ），横断面を図５（Ｂ）に示す。テーパ
ー管は上側テーパー素管１５と下側テーパー素管１６を
内接する接続管１７で接続したものである。このテーパ
ー管を例えば道路照明柱として使用すると風圧で先端部
が矢印の方向に湾曲すると、接続管の端部１８、１９で
は左外側のテーパー管は伸び、内側の接続管は圧縮す
る。

【０００５】そのため、図５（Ｂ）に示すように接続管
は内側に座屈してテーパー管と接続管との間に空隙２０
が生ずる。風の向きは種々の方向に変化するため、結果
として接続管とテーパー管は剥離して接続管の作用効果
が消滅する。

【０００６】その他の金属テーパー素管の接続方法とし
て、特開平6‐2808346号公報は、接続される一方の管端
に縮径した状態の形状記憶合金からなるリングをはめ込
み、2本の金属テーパー素管を接続後において加熱し、
リングを拡大して、上記2本の金属テーパー素管を接続
する方法を開示する。しかし、この方法はコストの高い
形状記憶合金のリングを使用しているので、経済的では
ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、安価な素材
を用いて、旋盤加工等行わず剛性の高い接続管を精度良
く、かつ安価に金属テーパー素管を接続するための接続
管と、テーパー素管の接続方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明の第１の態様は、２
本の金属テーパー素管内に挿入して該２本の金属テーパ
ー素管を接続して長い１本のテーパー管を製作するため
の接続管であって、その片端又は両端の管径が中間部よ
りも窄まって小さいことを特徴とする接続管である。

【０００９】発明の第２の様態は、前記接続管の中間部
の前半部径及びテーパーは、管径の小さい前記金属テー
パー素管（以下、上部テーパー素管という）に内接して
挿入できるように上部テーパー素管の内径及びテーパー
とほぼ同一であることを特徴とする接続管である。

【００１０】発明の第3の様態は、前記接続管の中間部
の後半部外径はほぼ一定であり、管径の大きい前記金属
テーパー素管（以下、下部テーパー管という）の管端の
内径よりもわずかに大きいことを特徴とする接続管であ
る。

【００１１】発明の第４の態様は、前記接続管の中間部
の後半部は円筒状で、その外径は接続される下部テーパ
ー素管の端部内径に焼きばめ、又は圧入されることを特
徴とする接続管である。

【００１２】発明の第５の態様は、前記接続管の中間部
の前半部の長さはそれぞれ中間部の平均外径の１．５〜
３倍であることを特徴とする接続管である。

【００１３】発明の第６の態様は、前記接続管はバルジ
加工で成型されたものであることを特徴とする接続管で
ある。

【００１４】発明の第７の態様は、前記接続管はSUS304
を含むステンレス鋼であることを特徴とする接続管であ
る。

【００１５】発明の第８の態様は、少なくとも２本の金
属テーパー素管を接続して長い１本のテーパー管を製作
する金属テーパー素管の接続方法であって、（ａ）片側
又は両端の管径が中間部よりも窄まって小さく、該中間
部は前半部と後半部とからなるバルジ加工された接続管
を用い、（ｂ）下部テーパー素管の管端を予め円筒状に
拡管し、前記接続管後半部を前記拡管した金属テーパー
素管の端部に焼きばめにより又は圧入して接続し、
（ｃ）前記前半部は上部テーパー素管に内接して挿入す
る、ことを特徴とする金属テーパー素管の接続方法であ
る。

【００１６】発明の第９の態様は、前記焼きばめ又は圧
入を行う前またはその後に、前記下部金属テーパー素管
の円周方向に孔を設け、該孔を溶接および／又は螺子等
で該金属テーパー素管と内側の接続管を固定することを
特徴とする金属テーパー素管の接続方法である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明では、テーパー管の使用用
途として照明柱等があり、その形状として一般的なテー
パ円柱を例に以下説明するが、必ずしもテーパ円柱に限
定するものではない。本発明の使用の用途に応じて、断
面が円形の他、4角形、6角形等を含む多角形のテーパー
管にも適応可能である。

【００１８】本発明の実施の態様を図１から図４を用い
て説明する。本発明に係る接続管の断面形状を図１に示
す。この接続管１の端部２の管径は中間部よりも窄まっ
て小さく、また中間部は前半部４と後半部３とから構成
されている。接続管端部２は中間部の直径よりも連続的
又は非連続的に窄まっており、接続管が中心軸に対して
曲げモーメントを受けても前述のように内側へ座屈する
危険性が極めて少なくなっている。

【００１９】前半部４の外径は接続される上部テーパー
素管の内径とテーパーとほぼ同一であり、比較的簡単に
上記テーパー素管の端部に挿入できる。接続管の径は上
記のテーパー素管の内径よりもわずか大きく設定するこ
ともできる。このような構造であればテーパー部分の接
続は設置現場でも作業し易く、かつ、楔効果によって固
定し易い。

【００２０】次に、接続管の後半部は接続される下部テ
ーパー素管に挿入できるように円筒形であり、その外径
は金属テーパー素管の内径よりもわずかに大きく、その
程度は焼きばめ又は圧入できる程度に大きい。この程度
であれば比較的容易に両者を接合することができる。円
筒部の接続は工場内で行うことができるので焼きばめ、
圧入、更には溶接等の作業によって着実な固定が可能で
ある。

【００２１】次に、上記中間部の長さであるが、通常の
応力計算から、接続管のテーパー素管への挿入部分４，
３の長さは、それぞれ接続管外径の1.5倍以上とするこ
とによって大きな曲げ応力が加わっても接続管端が広が
らず、接続部の隙間２０を生むことのない接続構造にな
ることがわかった。また、過剰に長くしても効果は増加
しないため、実用的な面から3倍を上限とする。

【００２２】本発明に係る接続管の製作方法を図２によ
り説明する。図２に示すごとく金型の両端の内径に近い
外径を有する所定長さの金属管７を用意する。最終寸法
と形状を実現する分割金型６内に金属管を配置して、両
管端付近に水圧漏れを防止するＯリング５ａ，５ｂを配
置し、水圧導入管８から圧力液を導入して、バルジ成型
させて所定の形状の接続管を製作する。

【００２３】次に、金属テーパー素管は、炭素鋼で製作
している場合もあるが、耐食性の高いステンレス鋼製の
テーパー素管もある。このステンレス鋼製のテーパー素
管を接続するためには、ＳＵＳ３０４等を含むステンレ
ス鋼製の接続管は優れた耐食性を示すものとして望まし
い。更に、ＳＵＳ３０４を含むステンレス鋼はバルジ成
形において加工硬化し、強度が一層高くなることから、
肉厚を更に薄くすることが可能となる。

【００２４】バルジ成型において、中間部が例えば５０
％伸び加工を受けると加工硬化が生じ、接続管は強度が
高くなるので、肉厚を薄くできる効果がある。また、バ
ルジ加工の寸法精度が高いので、その後の機械加工も不
要となる。接続管の外径寸法はバルジ成型することによ
ってテーパー素管とのはめ合い公差を焼きばめ相当と
し、焼きばめ又は圧入することによって遊びのない接続
ができる。

【００２５】次に、上記工程で製作された接続管１を例
えば工場内で下側の金属テーパー素管９に接続する工程
を図３に示す。下部テーパー素管９の端部に例えばポン
チ１０を圧入し、拡管部１１を設け、接続管を挿入す
る。次いで、図４に示すように下部テーパ素管９の接続
部に栓溶接等のための孔１２を円周方向に複数穿孔し、
孔を栓溶接等して接続管とテーパー素管との接続を強固
にする。

【００２６】また、栓溶接のための孔１２は予め下部テ
ーパー素管に設けておくことも可能である。この接続管
１は接続部の後半部３を円筒形に、前半部４をテーパー
状にしている。円筒部の接続は工場内で行う圧入、溶接
等の作業によって着実な固定が可能である。更に、下部
テーパー素管９の端部をポンチ１０等で拡管しない場合
には、接続管１を下部テーパー素管の径の大きい下端か
ら挿入し、上端に移動させればよい。

【００２７】

【実施例】ＳＵＳ３０４ステンレス鋼のテーパー素管
（テーパーは直径で７ｍｍ／ｍ）で、接続部の外径が９
０φｍｍ、肉厚３ｍｍの素管を接続するために、ＳＵＳ
３０４の外径７６ｍｍ、肉厚３ｍｍの素管を用いてバル
ジ成型を行い全長４５０ｍｍで、中間の前半部と後半部
の長さはそれぞれ１５０ｍｍの接続管を製作した。接続
管の径寸法、真円度とも高精度(±０．０５ｍｍ)で、そ
の強度はバルジ加工により耐力は４４０ＭＰａと素管の
２倍以上になった。

【００２８】接続管を固定する側のテーパー素管である
テーパー付きＳＵＳ３０４ステンレス鋼素管の接続部に
ポンチを通し、内径が上記接続管の接続部の外径より約
０．１ｍｍ小さく、かつ径の１．５倍の長さだけ均一な
直径になるように拡管した。この接続管を下部テーパー
素管にジャッキで圧入し、３ヶ所の栓溶接を施した。

【００２９】上部テーパー素管を、その管端内径が接続
管の外径より小さくなり適度の絞め代になる長さに切断
し、接続管に差し込み、接続部の隙間がなくなり且つ若
干の絞め代が生じるところまでハンマーで打入して固定
させ、回転並びに抜け防止用の螺子で固定し堅固な接続
を得た。製作されたテーパー管は、十分な接合強度を有
しており、道路用の照明柱や旗ポール等として使用でき
た。

【００３０】

【発明の効果】本発明の接続管とその接続方法は以下の
ような効果がある。 （１）規格寸法に大量生産され、市販されている安価な
薄肉の金属素管を用いて、バルジ成型方法によりテーパ
ー状に拡管成形して剛性・強度が高く且つ寸法精度の良
い接続管を製作できる。 （２）接続管の両端にバルジ加工前の素管径部と中間部
に接続するテーパ部が存在するため、テーパー管に曲げ
荷重が加わった場合、接続管の両端部は座屈変形に対し
て剛性が高いので、接続管がテーパー管から剥離する危
険性が極めて少ない。 （３）接続管をバルジ加工で製作するので、接続管の材
料が加工硬化し、強度が高められる。 （４）バルジ加工による成型のため接続管の寸法精度は
高く、外径基準に成形されので機械加工せずともテーパ
ー管内径と正確に嵌合するので、極めて能率よく安価に
テーパー管を製作できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】接続管の縦断面形状を示す図である。

【図２】図１に示す接続管をバルジ加工で成型する態様
を示す図である。

【図３】下側のテーパー素管の端部に接続管を固定する
工程を示す図である。

【図４】接続管で接合されたテーパー素管の断面を示す
図である。

【図５】（Ａ）は従来の方法で接続されたテーパー素管
と接続管を示す図である。 （Ｂ）は上記従来の方法で接続されたテーパー素管が曲
げ変形を受ける際に発生する接続管の変形挙動を示す図
である。

【符号の説明】

１ 接続管 ２ 接続管端部 ３ 前半部 ４ 後半部 ５ａ、５ｂ Ｏリング ６ 金型 ７ 接続管の素管 ８ 水圧導入管 ９ 下部テーパー素管 １０ ポンチ １１ 拡管部 １２ 栓溶接等のための孔 １３ 上部テーパー素管 １４a 前半部の長さ １４b 後半部の長さ １５ 上側テーパー素管 １６ 下側テーパー素管 １７ 一般の接続管 １８ 従来の接続部の端部 １９ 従来の接続部の端部 ２０ 空隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小室 真 神奈川県川崎市川崎区小島町４番２号 日 本冶金工業株式会社商品開発センター内 (72)発明者 内木 博和 神奈川県川崎市川崎区小島町４番２号 日 本冶金工業株式会社商品開発センター内 (72)発明者 山口 敏夫 東京都品川区東品川２丁目２番24号 ナス トーア株式会社内 (72)発明者 米村 祥滋 東京都品川区東品川２丁目２番24号 ナス トーア株式会社内 Ｆターム(参考） 3C030 BB01 3H111 AA01 BA03 CB27 DA26 DB27 EA09 EA14 3J039 AA01 BB01 DA01 FA12 LA02 LA10

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本の金属テーパー素管内に挿入して該
   ２本の金属テーパー素管を接続して長い１本のテーパー
   管を製作するための接続管であって、その片端又は両端
   の管径が中間部よりも窄まって小さいことを特徴とする
   接続管。
2. 【請求項２】 該接続管の中間部の前半部外径及びテー
   パーは、管径の小さい前記金属テーパー素管（以下、上
   部テーパー素管という）に内接して挿入できるように上
   部テーパー素管の内径及びテーパーとほぼ同一であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の接続管。
3. 【請求項３】 前記接続管の中間部の後半部外径はほぼ
   一定であり、管径の大きい前記金属テーパー素管（以
   下、下部テーパー素管という）の管端の内径よりもわず
   かに大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の
   接続管。
4. 【請求項４】 前記接続管の中間部の後半部は円筒状
   で、その外径は接続される下部テーパー素管の端部内径
   に焼きばめ、又は圧入されることを特徴とする請求項１
   から３のいずれか1項に記載の接続管。
5. 【請求項５】 前記接続管の中間部の前半部と後半部の
   長さはそれぞれ中間部の外径の１．５〜３倍であること
   を特徴とする請求項１から４のいずれか1項に記載した
   接続管。
6. 【請求項６】 前記接続管は円筒形の素管をバルジ加工
   により製作されたものであることを特徴とする請求項１
   から５のいずれか１項に記載の接続管。
7. 【請求項７】 前記接続管はSUS304を含むステンレス鋼
   であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項
   に記載の接続管。
8. 【請求項８】 少なくとも２本の金属テーパー素管を接
   続して長い１本のテーパー管を製作する金属テーパー素
   管の接続方法であって、（ａ）片側又は両端の管径が中
   間部よりも窄まって小さく、該中間部は前半部と後半部
   とからなるバルジ加工された接続管を用い、（ｂ）下部
   テーパー素管の管端を予め円筒状に拡管し、前記接続管
   後半部を前記拡管した金属テーパー素管の端部に焼きば
   めにより又は圧入して接続し、（ｃ）前記前半部は上部
   テーパー素管に内接して挿入する、ことを特徴とする金
   属テーパー素管の接続方法。
9. 【請求項９】 前記焼きばめ又は、圧入を行う前又はそ
   の後に、前記下部テーパー素管の円周方向に孔を設け、
   該孔を溶接および／又は螺子で該テーパー素管と内側の
   接続管を固定することを特徴とする請求項８記載の金属
   テーパー素管の接続方法。