JP2014092224A - ナット付きジョイント部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メタルジョイントのジョイント部材について、コスト高を招いたりすることなく、組立工数の低減を達成できる製造方法を提供する。
【解決手段】ジョイント部材（本体）３の連結孔１５に、段付きナット１７を嵌め込んでおき、次に、段付きナット１７の段部の先端部側から先細りになったテーパーポンチを入れて、段部２１を拡げることでカシメる。段付きナット１７のネジ山２５は、頭部１９では潰れず、原状のまま維持されている。このナット付き薄肉ジョイント部材１では、段付きナット１７の頭部１９が凹部１３に嵌まり込んでおり、締付け時のナット回転は規制されるので、カシメで期待されるのはナットの抜け落ち効果であり、十分に果たされている。これにより、ナットレス化が図れて、組立工数を低減できる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、複数のパイプを一対のジョイント部材の間に保持し、ジョイント部材どうしをそれぞれの連結孔を利用してボルトナット締結することで前記複数のパイプを連結するパイプ連結用メタルジョイントに関するものである。

従来のメタルジョイントは、特許文献１に示すように、一対のジョイント部材の間に複数のパイプを係合保持し、ボルトを一対のジョイント部材の連結孔に挿通し、ナットに螺合させて締付けることで連結していた。

特開２０００−２８３１２３号公報

而して、従来の場合には、一対のジョイント部材をほぼ同じ構造にできる利点はあるが、連結作業時にナットを落とす等の問題があり、最近強く要求されている組立て工数の低減には対応できていない。
一方、ナットを一方のジョイント部材に溶接して予め一体化することも提案されたが、一体化するのにかなりの手間が掛かるため、コスト高を招く等の問題がある。

それ故、本発明は、上記課題を解決するために、コスト高を招いたりすることなく、ナット付きのジョイント部材を製造できる方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するものであり、請求項１の発明は、パイプ連結用メタルジョイントのジョイント部材の連結孔に、段付きナットをカシメにより取り付けたことを特徴とするナット付きジョイント部材の製造方法である。

請求項２の発明は、請求項１に記載したナット付きジョイント部材の製造方法において、段付きナットの段部の先端部側から先細りになったテーパーポンチを入れて、段部を拡げることでカシメることを特徴とする製造方法である。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載したナット付きジョイント部材製造方法において、カシメる前に、ジョイントの凹部に段付きナットの頭部を嵌め込むことを特徴とする製造方法である。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載したナット付きジョイント部材の製造方法において、肉厚が１．６ｍｍ以下の薄肉ジョイント部材を使用することを特徴とする製造方法である。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載したナット付きジョイント部材の製造方法において、素材をＳＵＳ材としたことを特徴とする製造方法である。

本発明の製造方法によれば、コスト高を招いたりすることなく、ナットをジョイント部材に取り付けることができる。

本発明の実施の形態に係る一対の薄肉ジョイント部材の斜視図である。 図１のナット付き薄肉ジョイント部材の表面側から見た斜視図である。 図２のナット付き薄肉ジョイント部材の裏側から見た斜視図である。 図２のナット付き薄肉ジョイント部材の正面図である。 図２のナット付き薄肉ジョイント部材の断面図である。 図２のナット付き薄肉ジョイント部材を製造する手順の説明図である。 図６に続いて、カシメ機にかけた状態を示す図である。 図７のカシメ機による、カシメ直前及びカシメ終了直後の状態を示す図である。

本発明の実施の形態に係るナット付き薄肉ジョイント部材１について、図面に従って説明する。
ナット付き薄肉ジョイント部材１は、所謂半割り形状になっており、相方のボルトの頭部がくるボルト側薄肉ジョイント部材３５と一対となって所謂メタルジョイントを構成するものであり、図１に示すように、２本のパイプＰを抱え込んで連結する。

図２、図３に示すように、ナット付き薄肉ジョイント部材１の本体３は、第１保持部５、第２保持部９と、第１保持部５と第２保持部９とを連結する連結部１１とでなる。第１保持部５は円弧状に湾曲しており、軸方向側肉厚面には相手のボルト側薄肉ジョイント部材３５との係合用に凹凸部７が形成されている。第２保持部９は第１保持部５と同じ板面側で円弧状に湾曲しており、第１保持部５、第２保持部９とも、保持するパイプＰの曲面に沿っている。
連結部１１は第２保持部９に連続して円弧状に湾曲した湾曲面となっており、その端面が第１保持部５の外周面に連結している。連結部１１には矩形状に凹部１３が形成されており、この凹部１３は湾曲側とは反対方向に凹んでいる。

この連結部１１の凹部１３には、円形の貫通した連結孔１５が形成されている。
符号１７は段付きナットを示し、頭部１９に段部２１が連設されて一体になっている。この段付きナット１７が上記した連結孔１５に挿通され固定されている。

図４に示すように、段付きナット１７の頭部１９は凹部１３に嵌まり込んでいる。
また、図５に示すように、段付きナット１７の頭部１９が凹部１３側にきており、凹部１３内に殆ど収まっている
段付きナット１７の段部２１は先端部に向かうほど拡がっており、その拡がった部分が連結孔１５の孔縁を超えて本体３側にきている。

図５の最大拡大図に示すように、根元側では、段部２１の本体３側への肉寄せが生じており、本体３に裏面側から圧接している。この圧接部分がカシメ部２３になっている。
段付きナット１７のネジ山２５は、段部２１側では潰れているが、頭部１９では潰れず、原状のまま維持されている。

このナット付き薄肉ジョイント部材１では、上記したように、段付きナット１７の頭部１９が凹部１３に嵌まり込んでおり、締付け時のナット回転は規制されるので、カシメで期待されるのはナットの抜け落ち効果である。
而して、上記したカシメで、この期待される効果は十分に果たされている。
しかも、頭部１９のネジ山２５Ａは潰れておらず、段部２１は拡がっているので、ボルトが段部２１の潰れたネジ山２５Ｂと干渉することはない。従って、締付けは、硬くなったりせず、別体のナットを使った場合やナットを溶接した場合と何ら変わり無くスムーズに行うことができる。

このタイプのナット付き薄肉ジョイント部材１では、段付きナット１７の段部２１の肉厚は、精々
１．２〜２．０ｍｍ程度であるので、カシメし易く、非常に良いカシメができる。従って、取付け方法としてカシメが適した代表的な例であると言える。

次に、本体３への段付きナット１７の取付け方法について説明する。
先ず、図６に示すように、本体３の連結孔１５に段付きナット１７を挿通させ、段付きナット１７の頭部１９を本体３の凹部１３に嵌め込んでおく。
次に、取付けを、図７に示すカシメ機２７を用いて行う。
このカシメ機２７は支持部２９が立ち上がっており、この支持部２９には上方からテーパーポンチ３１が対向している。
テーパーポンチ３１は円柱状をしており、下方を向いたテーパー状先端部３３の外周面が凹状に湾曲して先細りになっている。このテーパー状先端部３３が支持部２９側を向いており、テーパー状先端部３３と支持部２９が上下方向で同軸状に配されている。テーパーポンチ３１は駆動機構（図示省略）により上下に往復移動可能になっている。

上記した支持部２９に本体３に嵌め込んだ段付きナット１７の頭部１９が下側にくるようにして載せる。これにより、段付きナット１７がテーパーポンチ３１のテーパー状先端部３３と同軸状に配されたことになる。
その後、テーパーポンチ３１を下降させると、段付きナット１７のネジ山２５に段部２１側から入り込む。
図８に示すよう、テーパーポンチ３１が入り込んでいくと、段部２１の側壁が外方に押されて、本体３側に肉寄せしながら拡がっていく。
これにより、上記したカシメ部２３が形成される。

最近では、本体３は軽量化の要請に伴い、薄肉化が進んでおり、肉厚が１．６ｍｍ以下のものも出ている。このような薄肉のものであれば、カシメもし易いことから、軽量化とナット付けによる組立て工数の低減に共に対応できることになる。
なお、薄肉化に対応できる素材としては、ＳＵＳ材が有力な候補として挙げられる。

段付きナットは、より短いボルトで締め付けられることから、ボルトのコストダウンを狙って既に市販されており、本発明でもこの市販されたものをそのまま使用できる。
但し、本発明では、段付きナットで「カシメ」という今まで想定されていなかった使い方をすることから、それに適したものとして、特に、素材としては、普通の鉄系が好ましく、ＳＵＳの中ではＳＵＳ３０４が望ましいものとして挙げられ、段部２１の肉厚としては、１．２〜２．０ｍｍ程度が好ましいものとして挙げられる。

なお、本発明の方法によれば、図１に示すように、本体３はボルト側薄肉ジョイント部材３５の形状と同じであり、段付きナット１７をカシメるだけでナット付き薄肉ジョイント部材１にできるので、本体３の製造までは既存の設備をそのまま利用できる点も有利である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の具体的構成が上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨から外れない範囲での設計変更があっても本発明に含まれる。
例えば、ジョイント部材は２本のパイプを交差方向に連結するものに限定されない。
また、上記の実施の形態では、凹部を設け、そこにナットの頭部を嵌め込んで凹部の側面に圧接させることで回転を規制しているが、板に何箇所から溝を付けそこにナットの頭部を入れてカシメることで回転を規制してもよい。

素材として、ステンレス鋼（ＮＳＳＷＲ−１、日新製鋼製）を使用した。この材料は、高強度マルテンサイト系ステンレス鋼であり、０．２５Ｃ−１３．５Ｃｒ系でＮｂが添加されており、焼鈍してある。
これを、プレスにより打抜き成形して、次に曲げ加工して立体状に成形している。
その後、１０５０℃で焼入れ、３００℃で焼戻しを施して、強度を１，５００Ｍｐａ程度に調整した。
上記のようにして製造した本体３の肉厚は１．３ｍｍとした。

また、ＳＵＳ３０４材で形成され、段部２１の肉厚が２．０ｍｍのＭ６の段付きナット１７を準備して、これを上記で説明したカシメ機２７にかけてカシメにより本体３に結合して一体化した。
それを、図１に示すように、ボルト側薄肉ジョイント部材３５と合わせて２本のパイプＰを係合保持し、Ｍ６キャップスクリューボルトで締付けたところ、１３０ｋｇ．ｃｍの締付トルクで破損しなかった。

本発明の方法で製造したナット付きジョイント部材を用いれば、現地の組立作業をかなり短縮できる。

１‥‥ナット側薄肉ジョイント部材
３‥‥本体 ５‥‥第１保持部
７‥‥凹凸部 ９…第２保持部
１１‥‥連結部 １３‥‥凹部
１５‥‥連結孔 １７‥‥段付きナット
１９‥‥頭部 ２１‥‥段部
２３‥‥カシメ部 ２５‥‥ネジ山
２７‥‥カシメ機 ２９‥‥支持部
３１‥‥テーパーポンチ ３３‥‥テーパー状先端部
３５‥‥ボルト側薄肉ジョイント部材

Claims (5)

1. パイプ連結用メタルジョイントのジョイント部材の連結孔に、段付きナットをカシメにより取り付けたことを特徴とするナット付きジョイント部材の製造方法。
2. 請求項１に記載したナット付きジョイント部材の製造方法において、
   段付きナットの段部の先端部側から先細りになったテーパーポンチを入れて、段部を拡げることでカシメることを特徴とする製造方法。
3. 請求項１または２に記載したナット付きジョイント部材の製造方法においてカシメる前に、ジョイントの凹部に段付きナットの頭部を嵌め込むことを特徴とする製造方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載したナット付きジョイント部材の製造方法において、
   肉厚が１．６ｍｍ以下の薄肉ジョイント部材を使用することを特徴とする製造方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載したナット付きジョイント部材の製造方法において、
   素材をＳＵＳ材としたことを特徴とする製造方法。

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