JP2017109218A - 薄肉パイプの接続方法およびパイプねじ形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】管継手を使用しなくても薄肉パイプを確実に連結できる接続方法を提供し、さらにこの接続方法で用いる２本のパイプの前方部にねじを形成する装置を提供する。【解決手段】第１パイプの前方部では、テーパねじ内型を嵌入してから三割り以上のテーパねじ外型を外方から押圧して先拡がりの雌ねじを形成し、一方、第２パイプの前方部では、円筒ねじ内型を嵌入してから三割り以上の円筒ねじ外型を外方から押圧し、ついで三割り以上のテーパ外型を外方から押圧して先細りの雄ねじを形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、管継手を使用しなくても薄肉パイプを確実に連結できる接続方法に関し、この接続方法で用いる２本のパイプの前方部にねじを形成する装置に関する。

ステンレス鋼管などのパイプに常温で雄ねじを加工する場合、該鋼管が薄肉であると加工個所の強度が低下することを防ぐために切削加工を行わず、特開平１１−８２８２８号や特開平６−１９０４７７号などに開示するように転造ローラまたはプレスを用いることが多い。転造ローラによる加工作業は、高い作業精度を求めると装置が高価になり、しかも作業能率を高くすることが困難である。

また、ねじ加工した２本のパイプをソケットに介して接続する管継手は、特開平１１−８２８２８号および特表２００８−５４２６３４号などによって既に公知である。この種の管継手では、２本のパイプをソケットを介して接続するので使用部品の数が多くなり、しかも作業現場においてパイプ端に雄ねじを加工する際には作業能率が低下してしまう。特に薄肉パイプに雄ねじを加工するには作業の熟練を要し、未熟な作業者がねじ加工して管継手を組み立てると水漏れなどの事故が発生しやすい。

ねじ継手について、実開平４−１１７９８２号に開示するように、２本の薄肉ステンレス鋼管の端部を螺旋巻き加工し、両鋼管を直接接続するとソケットが不要になるので経済的である。実開平４−１１７９８２号では、一端部において楔形断面の環状パッキンを配置して水漏れを防ぎ、他端部において一方の鋼管に外向きの突起を設け且つ他方の鋼管に貫通孔と切り込みを形成することにより、両パイプが脱離することを防いでいる。

特開平１１−８２８２８号公報 特開平６−１９０４７７号公報 特表２００８−５４２６３４号公報 実開平４−１１７９８２号公報

実開平４−１１７９８２号では、肝心の螺旋巻き起伏部の形成方法が開示されていないので通常の転造加工で製造したと推定するしかない。実開平４−１１７９８２号に開示の鋼管用継手は、パイプ径に比べて螺旋巻き起伏部の直径がかなり大きくなり、この螺旋巻き嵌合部において配管時に直線状のパイプが曲がったり、狭隘な設置個所では配管自体が不可能になり、管内の流体流れにも乱れが発生しやすい。また、薄肉ステンレス鋼管１において、波形螺旋巻き起伏４の基端で管壁からフランジ状に外側へ拡げる加工が必要であり、この加工は高温の加熱プレスを用いても非常に困難であるうえに、該鋼管の機械強度が屈曲基端部において低下して耐久性を欠く。

しかも、前記の鋼管用継手は、楔形断面の環状パッキンによって水漏れを防ぐけれども、該パッキンは管内壁の段差で保持されるだけであるので、管内壁で横方向にずれたりすると水漏れが発生するおそれがある。前記の鋼管用継手は、内側の鋼管１に複数の外向きの突起１０および外側の鋼管２に複数の貫通孔９と切込み１１を形成することを要するために加工コストが高くなる。

本発明は、従来のねじ継手に関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、ねじ嵌合部の直径がパイプ径とほぼ等しく、ねじ加工が比較的容易な薄肉パイプの接続方法を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、環状溝に嵌めたＯ−リングによってより確実に水漏れを防止する薄肉パイプの接続方法を提供することである。本発明の別の目的は、嵌合すべきパイプ雄ねじおよびパイプ雌ねじを正確且つ効率良く加工するパイプねじ形成装置を提供することである。

本発明に係る薄肉パイプの接続方法は、肉厚が１．０〜２．０ｍｍである薄肉パイプについて適用する。本発明の接続方法は、第１パイプの前方部では、テーパねじ内型を嵌入してから三割り以上のテーパねじ外型を外方から押圧して先拡がりの雌ねじを形成し、一方、第２パイプの前方部では、円筒ねじ内型を嵌入してから三割り以上の円筒ねじ外型を外方から押圧し、ついで三割り以上のテーパ外型を外方から押圧して先細りの雄ねじを形成し、第１パイプと第２パイプとを連結する際に、ねじ嵌合部内にシール剤を塗布することにより、第１パイプと第２パイプとを密に連結する。

本発明に係る薄肉パイプの接続方法では、第１パイプの前方部において先拡がりの雌ねじを形成する前に、あらかじめ円錐形の内型をパイプ端から内方へ押し込んで拡管加工を行うと好ましい。好ましくは、第１パイプの前方部において先拡がりの雌ねじを形成する際に、前端円周部を残すように雌ねじを形成し、この前端円筒部の内面に環状溝を設けてからＯ−リングを嵌合することにより、第２パイプを第１パイプ内へねじ込むと、第２パイプの周面がＯ−リングを外方へ押し広げながら挿入され、押圧されたＯ−リングによっていっそう密に連結される。また、第２パイプの前方部では、先細りの雄ねじを形成した後に、ねじダイスに嵌入して雌ねじ表面のカエリ取りを行うことが望ましい。例えば、第１パイプが薄肉のエルボまたはベンドであり、第２パイプがストレートパイプである。

本発明に係るパイプねじ形成装置は、横型または縦型プレス内に設置する装置である。本発明のパイプねじ形成装置は、雄ねじ内型を有する内型ロッドと、該内型ロッドを前進後退させる駆動手段と、少なくとも３組に分割され且つ全体で雌ねじ外型を構成する外型ブロックと、個々の外型ブロックを後方へ付勢するバネ手段と、個々の外型ブロックの後方でそれぞれ直交配置するスライドカムとを備える。内型ロッドをパイプ前方部内の所定位置まで挿入して静止させた後に、プレス機を駆動して各スライドカムを前進運動させることにより、各外型ブロックを内方へ駆動して各ブロックの前端ねじ面が密接することにより、パイプ前方部をねじ状に塑性加工する。

本発明に係るパイプねじ形成装置において、外型ブロックは３組であり、各雌ねじ外型の両側面は水平面において１２０度傾斜すると好ましい。また、外型ブロックの後端面は上向きに内方へ傾斜し、一方、スライドカムの内側下端面は下向きに外方へ傾斜することが望ましく、該外型の後端面とスライドカムの内側下端面とが接触した状態において、スライドカムが前進運動すると外型ブロックが内方へ前進する。

本発明に係る薄肉パイプの接続方法では、両パイプを密に接続できるうえに、先拡がりの雌ねじを形成した第１パイプでもねじ嵌合部の外径は全体的にパイプ外径とほぼ等しいので、このねじ嵌合部において配管時に直線状のパイプが曲がることが少なく、狭隘個所でも配管が十分に可能である。本発明で用いる薄肉パイプは、プレス加工によって断面が波形状にねじ成形されるだけであるから、冷間プレスによる塑性加工が可能であり、ねじの部分でパイプ肉厚が殆ど減少しないので、該パイプの機械強度が部分的に低下することもない。

本発明に係る薄肉パイプの接続方法において、Ｏ−リングが第１パイプの前端円周部に設けた環状溝に嵌合されるので、ねじ接続およびシール剤で水漏れを防ぎ、さらにＯ−リングによって補完的に水漏れを防止する。第２パイプを第１パイプ内へねじ込む際に、第２パイプの外周面がＯ−リングを外方へ押し広げながら挿入されることにより、押圧されたＯ−リングによって第１パイプと第２パイプとがいっそう密にねじ嵌合され、ねじ嵌合部に塗布したシール剤を水が通過することが発生したとしても、Ｏ−リングで水漏れをいっそう確実に阻止することができる。

本発明に係るパイプねじ形成装置では、雄ねじ内型と雌ねじ外型とによってパイプ前方を確実に挟着して加工するので、きわめて精確なねじ加工を達成できる。本発明のパイプねじ形成装置は、両パイプに突起、貫通孔や切り込みを形成することなく、嵌合すべき雄ねじおよび雌ねじを複数回の連続工程で容易に形成できるので、切削によるねじ形成と比べて、いっそう高能率なねじ加工が可能である。

本発明方法で得た薄肉パイプの継手機構を示す拡大要部断面図である。 薄肉パイプの継手機構の変形例を示す拡大要部断面図である。 第１パイプの前方部における拡管加工の工程を示す要部断面図である。 第１パイプの前方部において先拡がりの雌ねじを形成する工程を示す要部断面図である。 第１パイプの前端円周部においてＯ−リング用の環状溝を設ける工程を示す要部断面図である。 第２パイプの前方部において円筒状の雄ねじを形成する工程を示す要部断面図である。 図６の工程についで先細りの雄ねじを形成する工程を示す要部断面図である。 本発明に係るパイプねじ形成装置を設置した横型油圧プレスを示す概略側面図である。 本発明に係るパイプねじ形成装置を垂直方向に切断し、部分的に部材を断面で示す概略縦断面図である。 図９のＡ−Ａ方向に切断して示す概略断面図である。 図９のＢ−Ｂ方向に切断して示す概略断面図であり、各スライドカムは図示していない。 本発明の装置で用いる内型ロッドの一例を示す概略側面図である。 本発明の装置で用いる組み合わせ外型ブロックの一例を示す平面図および側面図である。 本発明の装置で用いるスライドカムの一例を示す平面図および側面図である。 本発明の装置で用いるプレス金型枠の一例を示す平面図である。 内型ロッドを支持する円筒部の一例を示す縦断面図である。

本発明方法で得た薄肉パイプの継手機構１は、図１に示すように、雌ねじ２を形成した第１パイプ３と、雄ねじ５を形成した第２パイプ７とによって構成し、第２パイプ７の雄ねじ５のねじ外径は第１パイプ３の雌ねじ２のねじ内径にほぼ等しく、両者は密接連結できる。ねじ２，５の山や谷の断面形状および山と谷の距離は、パイプ厚や塑性加工の容易さを考慮して定めればよい。両パイプ３，７の素材は、フェライト系、オーステナイト・フェライト系、マルテンサイト系、オーステナイト系のステンレス鋼、鉄、アルミニウムなどである。

図１の継手機構１は、通常、肉厚１．０〜２．０ｍｍ、内径１５〜１００ｍｍの薄肉パイプに適用する。パイプ肉厚が１．０〜１．２ｍｍであると冷間加工が容易であり、１．５〜２．０ｍｍでは素材に応じて冷間加工が可能である。例えば、パイプ素材がＳＵＳ４３０であると、肉厚１．０〜２．０ｍｍであれば冷間加工が容易であり、ＳＵＳ３０４であると、肉厚１．０〜１．２ｍｍで冷間加工が可能であり、１．５〜２．０ｍｍで多少硬化するので熱間加工を行ってもよい。

第１パイプ３の雌ねじ２および第２パイプ７の雄ねじ５は、ねじ嵌合の容易さおよび両者の密着性を高める点からテーパねじであり、第１パイプ３の前方部には先拡がりの雌ねじ２を形成し、第２パイプ７の前方部には先細りの雄ねじ５を形成する。また、第１パイプ３と第２パイプ７とを密に連結するために、ねじ嵌合部８内つまり雌ねじ２の内周面および／または雄ねじ５の外周面にシール剤を塗布することを要する。このシール剤は、防食性、防錆性を有するシリコン変成オレフィン系樹脂などを主成分とし、水道用配管、ガス配管、空調衛生配管、電気配管などに用いるものである。

継手機構１において、第１パイプ３と第２パイプ７とをいっそう密に連結するために、前端円周部１０の内周面にＯ−リング１２用の環状溝１４を設けると好ましい。環状溝１４の断面形状は、矩形、半円形または台形などであり、一般的には矩形断面であればよい。Ｏ−リング１２は、ゴム、エラストマまたは樹脂製などの弾性素材からなる。Ｏ−リング１２を環状溝１４に嵌合する際に、そのリング内周部が前端円周部１０の内周面よりも内方へ突出することを要する。

継手機構１において、第１パイプ３および第２パイプ７は、図１または図２に示すような直線状の長寸パイプに適用する場合が多い。第１パイプ３については、長寸のパイプでなくても、薄肉の管継手であるエルボ３８（図９）やベンドに適用してもよく、さらにＴ字管、Ｙ字管、十字管、レジューサ、ソケットなどにも適用可能である。

第１パイプ３の前方部は、図３に示すように、まず、円錐形の内型１６をパイプ端から内方へ押し込んで拡管加工を行って先拡がりの拡管部１８を形成し、該内型の円錐周端がパイプ端から内方へ入り込んだ距離が前端円周部１０の幅に相当し、該前端円周部は円筒状に拡管加工されている。内型１６の前周端直径は、パイプ端から内方へ押し込み可能なようにパイプ３の内径よりも小さく、前端円周部１０の内径は、第２パイプ７の外径にほぼ等しくなるように定める（図１参照）。

次に、図４に示すように、テーパねじ内型２０を拡管部１８内に挿入してから、三割り以上のテーパねじ外型２２で外方から押圧し、先拡がりの雌ねじ２（図２）を形成する。この際に、ねじ内型２０のテーパねじ山径は、対応するパイプ拡管部１８の内径よりも小さいので、パイプ３内への内型２０の挿入は容易である。ねじ外型は、通常、下記のように３割型であるけれども、４〜６割型にすることも可能である。雌ねじ２の形成後に、テーパねじ外型２２をそれぞれ外方へ後退させ、ついでパイプ３を回転するかまたはねじ内型２０を逆回転して、該パイプから脱離すればよい。図４は、雌ねじ２を形成した後にテーパねじ外型２２が外方へ後退した状態を示している。

Ｏ−リング１２用の環状溝１４を前端円周部１０に設けるには、図５に例示するように、転造機（図示しない）において、三割り以上の溝受け金具２３を前端円周部１０の外周に嵌合してから、該溝受け金具をパイプ３とともに回転する。転造ローラ２４は、パイプ内壁の所定の位置まで軸方向へ送り、ついで直径方向へ移動させてパイプ内壁に接触するとパイプ３とともに回転し、さらに直径方向へ移動させていくと環状溝１４を形成する。環状溝１４の形成後に、パイプ３の回転を停止し、転造ローラ２４を直径方向の内方へ移動させてパイプ３内から取り出し、且つ割型の溝受け金具２３を後退させてパイプ３を取り出す。

図２に示す継手機構２５では、第１パイプ３に環状溝１４（図１）を設けず、該第１パイプの前方部の全体に先拡がりの雌ねじ２６を形成している。この場合でも、通常、前記と同様に図３の拡管加工および図４のねじ付け加工を順次行うと好ましい。また、パイプ厚が比較的薄い場合には、拡管加工を行わずに、テーパねじ内型（図４参照）を回転させ、該ねじ内型をパイプ端から所定位置まで直接ねじ込んで停止し、次に三割り以上のテーパねじ外型２２を外方から押圧し、先拡がりの雌ねじ２６を形成してもよい。

この継手機構２５は、ねじ嵌合部がパイプ３，７の外径より多少大きい程度であるから、直線状のパイプが平坦地の上に配管した際にねじ嵌合部において曲がることが少なく、パイプ径に近い幅の狭隘個所でも配管が十分に可能である。継手機構２５には、補強のための雌ねじ付きソケット（図２の一点鎖線参照）をパイプ３にあらかじめ嵌合しておき、両パイプのねじ嵌合後に図示の位置までねじ込み前進させてもよい。

一方、第２パイプ７の前方部は、図６に示すように、まず、平行ねじ内型２７を所定の位置までパイプ内に挿入してから、三割り以上の平行ねじ外型２８を外方から押圧し、円筒形の雄ねじ５ａを形成する。この際に、平行ねじ内型２７のねじ山径は、パイプ７の内径よりも小さいので、パイプ７内への内型２７の挿入は容易である。雌ねじ５ａの形成後に、割型の平行ねじ外型２８を外方へ後退させ、ついでパイプ７を回転するかまたはねじ内型２７を逆回転してパイプ７から脱離すればよい。図６は、雄ねじ５ａを形成した後に平行ねじ外型２８が外方へ後退した状態を示している。

次に、図７に示すように、第２パイプ７の前方部において、三割り以上のテーパねじ外型２９だけを外方から押圧し、先細りの雄ねじ５を形成する。この際に、雄ねじ５の形成は、冷間加工であるから押圧速度を比較的遅くすることが好ましく、所望に応じてパイプ前方部を熱間加工による処理を加えてもよい。最後に、割型のテーパねじ外型２９を外方へ後退させてパイプ７から脱離すれば、先細りの雄ねじ５の形成が完了する。図７は、先細りの雄ねじ５を形成した後にテーパねじ外型２９が外方へ後退した状態を示している。

図示しないけれども、第２パイプ７の前方部では、先細りの雄ねじ５を形成した後に、テーパ状のねじダイスに嵌入して雌ねじ表面のカエリ取りを行うと好ましい。このねじダイスは、雄ねじ５に対応する雌ねじを刻設した通常の円筒体または三割り以上の割型のいずれかである。この代わりに、テーパねじ外型２９の締め付けのまままたは緩締め付け状態でパイプ７を回転させることにより、カエリ取りと同時にパイプ７を脱離してもよい。

パイプねじ形成装置３０は、横型または縦型プレス内に設置することで油圧などで両パイプの前方部にそれぞれねじを成形することができる。図８では、パイプねじ形成装置３０を横型プレス機３２に設置する例を示し、さらにパイプ回転機３４やパイプ受け機３６などを付設することにより、プレス機３２に取り付けたパイプ３，７が長寸であっても容易に自転可能になり、パイプねじ形成装置３０に対して前後進できる。図８および図９に示すパイプねじ形成装置３０では、パイプ３に相当するエルボ３８に先拡がりの雌ねじ２６を刻設する例を示している（図２参照）。

パイプねじ形成装置３０は、図３、図４、図５、図６または図７の部材組み合わせに応じて、異なる内型ロッドおよび外型ブロックの組を使用すればよく、図２や図７のように該ロッドやブロックの一方を省略する場合もある。図９に示す部材構成は、図４の場合に相当し、下方の外周面にねじ内型２０を刻設した内型ロッド４０（図１２）と、３組全体の前周面でねじ外型２２を構成する外型ブロック４１（図１１、図１３）と、個々の外型ブロック４１の後方で縦方向に直交配置するスライドカム４２（図１４）とを備える。内型ロッド４０のねじ内型２０はテーパ状であり、円柱形である図６の内型２７とは異なっている。

パイプねじ形成装置３０は、図９において、その左方中心に垂直配置の円形ガイド４３を備え、該ガイドを左方のベース４４にボルト止めし、該ベースのねじ孔にボルトを通してプレス受け台３３（図８）に固定すればよい。ベース４４は、中心貫通孔４５を有する。円形ガイド４３には、貫通孔４５よりも大径の貫通孔４７を同心状に形成し、貫通孔４７の直径はプレス金型枠４６（図１５参照）の外径にほぼ等しい。このパイプねじ形成装置において、受け台３３、ベース４４、金型枠４６などについて別の構成に変更することも可能である。

プレス金型枠４６は、図１０のように貫通孔４７に嵌合し、複数本のボルト４９（図１１）によってベース４４に固定し、該金型枠の貫通孔４８はベース４４の貫通孔４５と同心である。プレス金型枠４６は、図１１に示すように、中心から外方へ円周方向に等間隔に延びる３本のＴ溝５０（図１５）を有し、各Ｔ溝の横断面は外型ブロック４１の下方横断面とほぼ等しいことにより、各外型ブロックはＴ溝５０内を前後方向に摺動できる。プレス金型枠４６では、各２本のボルト４９用の孔間に、支持棒５２（図１０）を嵌めて固着するためのタップ５４（図１５）を刻設する。

三方支持枠５６は、図９と図１０に示すように、３本の支持棒５２の後端面にボルト止めする。三方支持枠５６は、左右に配置したフランジ５８，６０によって、円筒リング６２（図１６）の中間突起周面６３を挟んで水平に回転自在に支持する。内型ロッド４０は、図１２に示すように、上方において下方のテーパねじ内型２０よりも小径の雄ねじ部６４を有し、該雄ねじ部を円筒リング６２の中心雌ねじ孔６５（図１６）にねじ込む。雄ねじ部６４のリードは、ねじ内型２０およびねじ外型２２のリードと等しい。

内型ロッド４０を前進後退させる駆動手段は具体的に図示しないけれども、内型ロッド４０の上端に角形部６６を形成し、該角形部にリールやギヤなどを取り付ければよい。このリールやギヤを適宜の駆動モータで回転すれば、内型ロッド４０を回転しながら前進させることが可能であり、雄ねじ部６４の後端部にねじ込んだナット６７（図９）が前進ストッパに相当する。

３組の外型ブロック４１は、図１１と図１３に示すように、前方部平面が頂角１２０度の三角形状であり、各ブロックをＴ溝５０に嵌合すると前後に摺動可能であり、横方向の突条５１，５１によってＴ溝５０内から前方へ脱離することはない。外型ブロック４１は、その後端面が上方に向かって内方へ傾斜し、この傾斜面６６がスライドカム４２（図１４）の前方傾斜面６８と対応することにより、該スライドカムの背面６９を支持枠７２の内側面と接触させる（図９参照）。この結果、スライドカム４２を水平方向に前進させると外型ブロック４１は内方へ前進する。この前進により、３組の外型ブロック４１は、それぞれの前方部両側面が密接し、前周面全体で円筒形のねじ外型２２が完成する。外型ブロック４１の後端面にはスライド棒７０を水平にねじ止めし、該スライド棒は支持枠７２内を前後方向に摺動可能である。

個々の外型ブロック４１を後方へ付勢するバネ手段として、圧縮バネ７４をスライド棒７０に嵌合し、該圧縮バネをスライド棒７０のワッシャ７５と支持枠７２との間に介在させる。圧縮バネ７４の弾力により、各外型ブロック４１は後方へ付勢され、スライドカム４２を前進させない限り、３組の外型ブロック４１は開口状態を維持する。この種のバネ手段として、圧縮バネ７４の代わりに弾性ゴムや弾性樹脂を使用したり、油圧や空圧機構を利用してもよい。

各スライドカム４２は、Ｔ溝５０の両内側壁と密接して水平方向に配列され、その前方傾斜面６８が外型ブロック４１の傾斜面６６と接触するように配置する。スライドカム４２の後端部を可動ダイプレート７６にボルト止めし、該ダイプレートを介してスライドカム４２を前後進させる。スライドカム４２は、その下端部中央に切り欠き７８（図１４）を有し、装置組み立て時にスライド棒７０が切り欠き７８内を通過する。

図９には、パイプねじ形成装置３０によってエルボ３８などの前方部に先拡がりの雌ねじ２を形成する例を示し、該パイプねじ形成装置を横型プレス機３２（図８）に設置する。図９において、エルボ３８は、位置決め機構（図示しない）によって所定の位置に固定する。この際に、エルボ３８の前方部において、図３に示す円錐形の内型１６をパイプ端から内方へ押し込んであらかじめ拡管加工を行うと好ましい。

エルボ３８の前方部では、まず、テーパねじ内型２０を拡管部１８内の所定位置に挿入する（図４参照）。次に、縦型プレスを駆動して可動ダイプレート７６を前進させることで各スライドカム４２を前方移動させることにより、各外型ブロック４１を内方へ前進させる。各外型ブロック４１の前端面が密接し、各ブロックの前周面全体で円筒形のねじ外型２２が完成すると、内型ロッド４０および外型ブロック４１によってエルボ３８の前方部に先拡がりの雌ねじ２６（図２）が形成される。エルボの肉厚が比較的薄い場合には、拡管加工を行わずに、内型ロッド４０を旋回しながら前進させ、円筒形のエルボ端部を押し広げながら所定位置までねじ込んでもよい。

この後に、各外型ブロック４１を外方へ後退させてから、エルボ３８は回転できないので内型ロッド４０を逆回転させながらエルボ端から引き抜く。また、図１に示すように、Ｏ−リング１２用の環状溝１４を有する雌ねじ２をパイプ前方部に形成するならば、まず、円錐形の内型１６をパイプ端から内方へ押し込んで拡管加工を行い、この拡管加工の際には外型ブロックは必要ない。

一方、長寸のパイプ７に先細りの雄ねじ５を形成する場合には、図６に示すように、まず、平行ねじ内型２７を有する内型ロッドと、平行ねじ外型２８を構成する外型ブロックを用いて、円筒部の平行ねじ５ａを形成する。次に、図７に示すように、パイプ７の前方部において、テーパねじ外型２９を有する外型ブロックを内方へ前進させて先細りの雄ねじ５を形成する。この際に、ねじ外型２９を有するブロックでは、内型ロッドを使用することを要しない。

パイプねじ形成装置３０を用いてパイプ３やエルボ３８などの前方部に先拡がりの雌ねじ２，２６を形成する場合、環状溝１４付きの雌ねじ２であると、図３に示す円錐形の内型１６および図４に示す内型２０と外型２２の組を順に取り付けて加工し、さらに図５に示す転造加工を行う。また、単なる雌ねじ２６であると、図３に示す円錐形の内型１６、図４に示す内型２０と外型２２の組を順に取り付けて加工すればよい。一方、パイプ７の前方部に先細りの雄ねじ５を形成する場合には、図６に示す内型２７と外型２８の組、図７に示す外型２９の順に取り付けて加工し、さらにテーパ状のねじダイスを取り付け、該ダイスに嵌入して雄ねじ表面のカエリ取りを行い、このねじダイスはブロック４１と同様の三割り以上である。

パイプ３，７に効率良くねじを形成するには、環状溝１４付きの雌ねじ２であれば、図３に示す円錐形の内型１６、図４に示す内型２０と外型２２の組を２台のプレス機３２にそれぞれ設置し、さらに図５に示す転造ローラ２４を有する転造機を使用し、パイプ３やエルボ３８などを各プレス機３２に順に取り付けて塑性加工および転造加工する。また、単なる雌ねじ２６であると、図３に示す円錐形の内型１６、図４に示す内型２０と外型２２の組を２台のプレス機３２にそれぞれ設置する。一方、パイプ７の前方部に先細りの雄ねじ５を形成する場合には、図６に示す内型２７と外型２８の組、図７に示す外型２９、テーパ状のねじダイスを３台のプレス機３２にそれぞれ設置し、雄ねじの形成およびその表面のカエリ取りを行えばよい。

この塑性加工をいっそう効率良く実施するには、図８と図９に示すベース４４を横長に成形し、該ベースをプレス機３２に横移動可能に配置する。環状溝１４付きの雌ねじ２の場合には、図３に示す円錐形の内型１６、図４に示す内型２０と外型２２の組をベース４４に所定間隔をおいて取り付け、さらに図５に示す転造ローラ２４を有する転造機を使用する。図３および図４の加工順にベース４４を横移動させると、パイプ３などをプレス機３２から取り外すことなく塑性加工でき、最後に転造加工すればよい。また、単なる雌ねじ２６であると、図３に示す円錐形の内型１６、図４に示す内型２０と外型２２の組をベース４４に所定間隔をおいてすべて取り付ける。一方、パイプ７の前方部に先細りの雄ねじ５を形成する場合には、図６に示す内型２７と外型２８の組、図７に示す外型２９、テーパ状のねじダイスをベース４４に所定間隔をおいてすべて取り付ければよい。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。パイプねじ形成装置３０は、１００トンの横型油圧プレス機３２内に設置することにより、押圧と前後進によってパイプ前方部にねじを塑性加工する。パイプねじ形成装置３０では、横長のベース４４において、ねじ内型２０を刻設した内型ロッド４０（図１２）と、３組全体の前周面でねじ外型２２を構成する外型ブロック４１（図１３）と、個々の外型ブロック４１の後方で縦方向に直交配置するスライドカム４２（図１４）とをすべて備える。

パイプねじ形成装置３０は、図８および図９に示すように、横長のベース４４を介してプレス機３２内に設置し、該ベースをプレス機３２に横移動可能に配置する。横長のベース４４には、垂直配置の円形ガイド４３をボルト止めする。プレス金型枠４６は、貫通孔４７に嵌入してボルト４９（図１１）でベース４４に固定する。プレス金型枠４６には、中心から外方へ円周方向に等間隔に延びる３本のＴ溝５０（図１５）を形成し、各外型ブロック４１はＴ溝５０内を前後方向に摺動できる。

三方支持枠５６（図１０）は、３本の支持棒５２の上端にボルト止めする。三方支持枠５６は、上下に配置したフランジ５８，６０によって、円筒リング６２（図１６）の中間突起周面６３を挟んで水平に支持する。内型ロッド４０（図１２）は小径の雄ねじ部６４を有し、該雄ねじを円筒リング６２の中心ねじ孔６５（図１６）にねじ込む。雄ねじ６４のリードは、ねじ内型２０およびねじ外型２２のリードと等しい。内型ロッド４０の上端には角形部６６を形成し、該角形部にリールやギヤなどを取り付ける。

３組の外型ブロック４１は、図１１に示すように、前方部平面が頂角１２０度の三角形状であり、各ブロックをＴ溝５０に嵌合すると前後に摺動可能である。外型ブロック４１（図１３）は、その後端面が上方に向かって内方へ傾斜し、この傾斜面６６がスライドカム４２（図１４）の下方傾斜面６８と密接することにより、該スライドカムを前進させると外型ブロック４１は内方へ前進する。この内方前進により、３組の外型ブロック４１は、それぞれの前方部両側面が密接し、前周面全体で円筒形のねじ外型２２が完成する。

個々の外型ブロック４１を後方へ付勢するバネ手段として、圧縮バネ７４をスライド棒７０に嵌合し、該圧縮バネをスライド棒７０のワッシャ７５と支持枠７２との間に介在させる。圧縮バネ７４の弾力により、各外型ブロック４１は後方へ付勢され、３組の外型ブロック４１は開口状態を維持する。各スライドカム４２は、Ｔ溝５０の両内側壁と密接して水平方向に配列され、その下方傾斜面６８が外型ブロック４１の傾斜面６６と接触するように配置する。スライドカム４２の上端部は可動ダイプレート７６にボルト止めする。

長寸のパイプ７の前方部に先細りの雄ねじ５を形成するため、横長のベース４４に３個の貫通孔４５を所定間隔をおいて設け、各貫通孔４５について、図６に示す内型２７および外型２８の組、図７に示す外型２９、テーパ状のねじダイス（図示しない）をそれぞれ取り付ける。内型２７および外型２８の組は前記と同様の構成を有し、図７に示す外型２９およびテーパ状のねじダイスは前記の構成を一部利用して設置する。

先細りの雄ねじ５の加工時には、長寸のパイプ７を横型プレス機３２（図８）のパイプ回転機３４に通してパイプ受け機３６で支持することにより、該パイプを回転および前後動自在に支承する。パイプ７の前方部は、パイプねじ形成装置３０内において横長ベース４４の貫通孔４５を通過し、該貫通孔には平行ねじ内型２７および外型２８の組を設置している。

パイプ７の前方部について、図６に示すように、まず、平行ねじ内型２７を有する内型ロッドをパイプ端から図示の位置まで挿入してから、平行ねじ外型２８を有する３個の外型ブロックを内方へ前進させて押圧し、円筒形の雄ねじ５ａを形成する。雌ねじ５ａの形成後に、前記の外型ブロックをそれぞれ外方へ後退させ、ついでパイプ７を回転後退させて前記の内型ロッドから脱離してから、その内型ロッドを後進させる。

次に、パイプ７の後退の後に、横長ベース４４を横移動させて次の貫通孔４５をパイプ７と同心配置し、該貫通孔にはテーパねじ外型２９を設置している。図７に示すように、第２パイプ７を前進させ、その前方部において、テーパねじ外型２９を有する３個の外型ブロックを内方へ前進させ、外方からの押圧によって先細りの雄ねじ５を形成する。３個のテーパねじ外型２９を外方へ後退させると、雄ねじ５の形成が完了する。

この後に、パイプ７を後退させてから、横長ベース４４をさらに横移動させて最後の貫通孔４５をパイプ７と同心配置し、該貫通孔にはテーパ状のねじダイス（図示しない）を設置している。先細りの雄ねじ５を形成したパイプ７を回転させながら前進させ、その前方部をテーパ状のねじダイスに嵌入して雌ねじ表面のカエリ取りを行う。最後に、パイプ７を逆回転してパイプねじ形成装置３０から取り出す。

このパイプねじ形成装置では、横移動可能な横長のベース４４において、図６に示す内型２７と外型２８の組、図７に示す外型２９、テーパ状のねじダイスをベース４４に所定間隔をおいて取り付けているから、該ベースを順送りするだけでパイプ７の前方部に先細りの雄ねじ５を迅速に塑性加工でき、１本のねじ加工が完了すればベース４４を反対送りして内型２７と外型２８の組の位置に戻せばよい。このねじ加工において使用するプレス機３２は１台だけであり、作業者はプレス機３２から移動する必要がないので、ねじ加工作業を迅速に行うことが可能である。

長寸のパイプ３の前方部に先拡がりの雌ねじ２を形成するため、横長のベース４４に２個の貫通孔４５を所定間隔をおいて設け、各貫通孔４５について、図３に示す円錐形の内型１６および図４に示すテーパねじ内型２０と外型２２の組をそれぞれ取り付け、さらに別の転造機において図５に示す転造ローラ２４と溝受け金具２３の組を使用する。内型２０および外型２２の組は実施例１と同様の構成を有し、図３に示す円錐形の内型１６の組は実施例１の構成を一部利用して設置する。

先拡がりの雌ねじ２の加工時には、長寸のパイプ３を横型プレス機３２のパイプ回転機３４に通してパイプ受け機３６で支持することにより、該パイプを回転および前後動自在に支承する。パイプ３の前方部は、パイプねじ形成装置３０内において横長ベース４４の貫通孔４５を通過し、該貫通孔には円錐形の内型１６を有する内型ロッドを設置し、外型ブロックは設置していない。

パイプ３の前方部について、図３に示すように、まず、円錐形の内型１６を有する内型ロッドをパイプ端から内方へ押し込んで拡管加工を行って先拡がりの拡管部１８を形成し、該内型の後周端がパイプ端から内方へ入り込んだ距離が前端円周部１０の幅に相当し、該前端円周部は円筒状に拡管加工されている。拡管加工の後に、パイプ３を後退させて前記の内型ロッドから脱離し、さらに前記の内型ロッドを後進させる。

次に、パイプ３を後退させた後に、横長ベース４４を横移動させて次の貫通孔４５をパイプ３と同心配置し、該貫通孔にはテーパねじ内型２０および外型２２の組を設置している。図４に示すように、パイプ３を前進させ、その前方部において、テーパねじ内型２０を有する内型ロッドを拡管部１８内に挿入してから、テーパねじ外型２２を有する３個の外型ブロックを内方へ前進させ、該外型によって外方から押圧して先拡がりの雌ねじ２を形成する。雌ねじ２の形成後に、前記の外型ブロックをそれぞれを外方へ後退させ、ついでパイプ３を逆回転で後退させて前記の内型ロッドから脱離してから、前記の内型ロッドを後進させる。

この後に、パイプ３は転造機（図示しない）に取り付ける。この転造機には、図５に示す転造ローラ２４と３個の溝受け金具２３の組を設置している。パイプ３の前端円周部１０を３個の溝受け金具２３で保持してから、該溝受け金具をパイプ３とともに回転する。転造ローラ２４は、パイプ内壁の所定の位置まで軸方向へ送り、ついで直径方向へ移動させてパイプ内壁に接触するとパイプ３とともに回転し、さらに直径方向へ移動させていくと環状溝１４を形成する。環状溝１４の形成後に、パイプ３の回転を停止し、転造ローラ２４をパイプ３内から取り出し、さらに三割型の溝受け金具２３を後退させる。

このパイプねじ形成装置では、横移動可能な横長のベース４４において、図３に示す円錐形の内型１６、図４に示すテーパねじ内型２０と外型２２の組をそれぞれ取り付けているから、該ベースを順送りするだけでパイプ３の前方部に先拡がりの雌ねじ２を塑性加工でき、さらに転造機を使用することにより、パイプ３の前端円周部１０に環状溝１４を形成できる。このねじ加工において使用するのは１台のプレス機３２および前記転造機だけであり、作業者はプレス機３２から前記転造機へ移動するだけであるから、ねじ加工作業を迅速に行うことが可能である。

エルボ３８（図９）の両前方部に先拡がりの雌ねじ２６を形成するため、横長のベース４４に２個の貫通孔４５を所定間隔をおいて設け、各貫通孔４５について、図３に示す円錐形の内型１６、図４に示すテーパねじ内型２０と外型２２の組をそれぞれ取り付ける。内型２０および外型２２の組は実施例１と同様の構成を有し、図３に示す円錐形の内型１６は実施例１の構成を一部利用して設置する。

先拡がりの雌ねじ２６の加工時には、エルボ３８は、横型プレス機３２内において位置決め機構（図示しない）によって所定の位置に固定され、回転させることはできない（図８と図９参照）。エルボ３８の一方の前方部は、パイプねじ形成装置３０内において横長ベース４４の貫通孔４５を通過し、該貫通孔には円錐形の内型１６を有する内型ロッドを設置し、外型ブロックは設置していない。

エルボ３８の一方の前方部について、図３に示すように、まず、円錐形の内型１６を有する内型ロッドをパイプ端から内方へ押し込んで拡管加工を行って先拡がりの拡管部１８を形成する。この拡管加工の後に、前記の内型ロッドを後進させてエルボ３８から脱離する。

次に、エルボ３８を後退させた後に、横長ベース４４を横移動させて次の貫通孔４５をエルボ３８と同心配置し、該貫通孔にはテーパねじ内型２０および外型２２の組を設置している。図４に示すように、エルボ３８を前進させ、その一方の前方部において、テーパねじ内型２０を有する内型ロッドを拡管部１８内に挿入してから、テーパねじ外型２２を有する３個の外型ブロックを内方へ前進させ、該外型によって外方から押圧して先拡がりの雌ねじ２６を形成する。雌ねじ２６の形成後に、前記の外型ブロックをそれぞれを外方へ後退させ、ついで前記の内型ロッドを逆回転してエルボ３８から脱離させ、該エルボを位置決め機構から外す。

次に、エルボ３８の他方の前方部を前記の位置決め機構の所定の位置に固定する。エルボ３８の他方の前方部を前記と同様にねじ加工してから、前記の内型ロッドを逆回転してエルボ３８から脱離させ、該エルボを位置決め機構から外してパイプねじ形成装置３０から取り出す。

このパイプねじ形成装置では、横移動可能な横長のベース４４において、図３に示す円錐形の内型１６、図４に示すテーパねじ内型２０と外型２２の組をそれぞれ取り付けているから、該ベースを順送りするだけでエルボ３８の両前方部に先拡がりの雌ねじ２６を迅速に塑性加工でき、一方の前方部のねじ加工が完了すればベース４４を反対送りして内型１６の位置に戻し、次に該エルボの他方の前方部をねじ加工する。このねじ加工において使用するプレス機３２は１台だけであり、作業者はプレス機３２から移動する必要がないので、ねじ加工作業を迅速に行うことが可能である。

１ 継手機構
２ 雌ねじ
３ 第１パイプ
５ 雄ねじ
７ 第２パイプ
８ ねじ嵌合部
１０ 前端円周部
１２ Ｏ−リング
１４ 環状溝
１６ 円錐形の内型
２０ テーパねじ内型
２２ テーパねじ外型
２７ 平行ねじ内型
２８ 平行ねじ外型
２９ テーパねじ外型
３０ パイプねじ形成装置
３２ 雄ねじ型
３４ 内型ロッド
３６ 雌ねじ型
３８ 外型ブロック
４２ スライドカム
４６ プレス金型枠
６２ 円筒リング
７４ 圧縮バネ
７６ 可動ダイプレート

Claims (8)

1. 肉厚が１．０〜２．０ｍｍである薄肉パイプについて、第１パイプの前方部では、テーパねじ内型を嵌入してから三割り以上のテーパねじ外型を外方から押圧して先拡がりの雌ねじを形成し、一方、第２パイプの前方部では、円筒ねじ内型を嵌入してから三割り以上の円筒ねじ外型を外方から押圧し、ついで三割り以上のテーパ外型を外方から押圧して先細りの雄ねじを形成し、第１パイプと第２パイプとを連結する際に、ねじ嵌合部内にシール剤を塗布することにより、第１パイプと第２パイプとを密に連結する薄肉パイプの接続方法。
2. 第１パイプの前方部において先拡がりの雌ねじを形成する前に、あらかじめ円錐形の内型をパイプ端から内方へ押し込んで拡管加工を行う請求項１記載の接続方法。
3. 第１パイプの前方部において先拡がりの雌ねじを形成する際に、前端円周部を残すように雌ねじを形成し、この前端円筒部の内面に環状溝を設けてからＯ−リングを嵌合することにより、第２パイプを第１パイプ内へねじ込むと、第２パイプの周面がＯ−リングを外方へ押し広げながら挿入され、押圧されたＯ−リングによっていっそう密に連結される請求項１記載の接続方法。
4. 第２パイプの前方部では、先細りの雄ねじを形成した後に、テーパ状のねじダイスに嵌入して雌ねじ表面のカエリ取りを行う請求項１記載の接続方法。
5. 第１パイプが薄肉のエルボまたはベンドであり、第２パイプがストレートパイプである請求項１記載の接続方法。
6. 横型または縦型プレス内に設置する装置であって、雄ねじ内型を有する内型ロッドと、該内型ロッドを前進後退させる駆動手段と、少なくとも３組に分割され且つ全体で雌ねじ外型を構成する外型ブロックと、個々の外型ブロックを後方へ付勢するバネ手段と、個々の外型ブロックの後方でそれぞれ直交配置するスライドカムとを備え、内型ロッドをパイプ前方部内の所定位置まで挿入して静止させた後に、プレス機を駆動して各スライドカムを前進運動させることにより、各外型ブロックが内方へ前進して各ブロックの前端面が密接することにより、パイプ前方部をねじ状に塑性加工するパイプねじ形成装置。
7. 外型ブロックは３組であり、各雌ねじ外型の両側面は水平面において１２０度傾斜する請求項６記載のパイプねじ形成装置。
8. 外型ブロックの後端面は上向きに内方へ傾斜し、一方、スライドカムの内側下端面は下向きに外方へ傾斜することにより、該外型の後端面とスライドカムの内側下端面とが接触した状態において、スライドカムが前進運動すると外型ブロックが内方へ前進する請求項６記載のパイプねじ形成装置。

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