JP2019199941A - ニップルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】応力集中が生じることなくベンド加工を行なう上で有利なニップルを提供すること。【解決手段】ホース差し込み部１８に続く直線状の第１パイプ部２２の端部２２０２と、第１パイプ部２２と等しい外径を有する直線状の第２パイプ部２４の端部２４０２とが摩擦圧接法により接合されて構成された第３パイプ部２６と、第３パイプ部２６の長手方向の中間部に設けられたベンド部２０とを備えるニップル１２である。第１、第２パイプ部２２、２４の端部２２０２、２４０２が摩擦圧接法により接合された接合部２５を含む第３パイプ部２６の箇所に、摩擦圧接時に生じたバリ２８を取り除き、第３パイプ部２６の肉厚をＴ１としたとき、Ｔ１≧Ｔ≧Ｔ１×０．９６を満たす肉厚Ｔの外径の円筒面からなるバリ除去部３０が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明はニップルおよびその製造方法に関し、より詳細にはベンド部を有し摩擦圧接法により製造されるニップルおよびその製造方法に関する。

ホース継手金物を構成するニップルは、その端部に周方向に延在する係止用凹凸部が軸方向に間隔をおいて複数設けられたホース差し込み部を有している。
このようなホース差し込み部と共にホース差し込み部に続くパイプの箇所にベンド部を有するニップルを製造する場合、従来では、まず、ホース差し込み部に続く直線状の第１パイプ部の端部と、第１パイプ部と等しい外径を有する直線状の第２パイプ部の端部とを合わせ、摩擦圧接法によりそれら第１、第２パイプ部の端部を接合して直線状に延在する第３パイプ部とする。
次に、第３パイプ部から、摩擦圧接法により生じたバリを取り除き、第３パイプ部を金型により折り曲げて第３パイプ部の長手方向の中間部にベンド部を形成するようにしている。
この場合、従来では、バリを取り除くに際して、接合部の強度を低下させないため、第１パイプ部および第２パイプ部の外径よりも大きい寸法の外径の円筒面からなるバリ除去部を形成するようにしている。

特開昭６４−５５４９６号公報

しかしながら、第１パイプ部および第２パイプ部の外径よりも大きい寸法の外径の円筒面からなるバリ除去部を形成した場合、曲げ加工時にバリ除去部の箇所が金型に引っ掛かり、特に、引張力が作用するベンド部の半径方向外側でその引っ掛かった箇所に応力集中が生じ、ベンド部を形成するときに破断するなどの事象が発生する可能性がある。
本発明者は、２つのパイプ部の端部を摩擦圧接法により接合し、生じたバリを取り除いたバリ除去部について鋭意研究し本発明に至ったものであり、本発明の目的は、応力集中が生じることなくベンド加工を行なう上で有利なニップルとその製造方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため本発明は、ホース差し込み部に続く直線状の第１パイプ部の端部と、前記第１パイプ部と等しい外径を有する直線状の第２パイプ部の端部とが摩擦圧接法により接合されて構成された第３パイプ部と、前記第３パイプ部の長手方向の中間部に設けられたベンド部とを備えるニップルであって、前記第１、第２パイプ部の端部が摩擦圧接法により接合された接合部を含む前記第３パイプ部の箇所に、前記摩擦圧接時に生じたバリを取り除き、前記第３パイプ部の肉厚をＴ１としたとき、Ｔ１≧Ｔ≧Ｔ１×０．９６を満たす肉厚Ｔの外径の円筒面からなるバリ除去部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、ホース差し込み部に続く直線状の第１パイプ部の端部と、前記第１パイプ部と等しい外径を有する直線状の第２パイプ部の端部とを合わせ、摩擦圧接法によりそれら第１、第２パイプ部の端部を接合して直線状に延在する第３パイプ部とし、前記第３パイプ部から前記摩擦圧接時に生じたバリを取り除き、金型により前記第３パイプ部の長手方向の中間部にベンド部を形成するニップルの製造方法であって、前記バリを取り除く際に、前記第１、第２パイプ部の端部が接合された接合部を含む前記第３パイプ部の箇所に、前記第３パイプ部の肉厚をＴ１としたとき、Ｔ１≧Ｔ≧Ｔ１×０．９６を満たす肉厚Ｔの外径の円筒面からなるバリ除去部を形成することを特徴とする。
また、本発明は、ホース差し込み部に続く直線状の第１パイプ部の端部と、前記第１パイプ部と等しい外径を有する直線状の第２パイプ部の端部とを合わせ、摩擦圧接法によりそれら第１、第２パイプ部の端部を接合して直線状に延在する第３パイプ部とし、前記第３パイプ部に、前記摩擦圧接時に生じたバリを取り除いたバリ除去部を前記第３パイプ部の外径よりも大きい寸法の円筒面で形成し、金型により前記第３パイプ部の長手方向の中間部にベンド部を形成するニップルの製造方法であって、前記金型に前記バリ除去部に接触しない逃し部を設け、前記金型によりベンド部を形成する際に、前記逃し部により前記バリ除去部を前記金型に接触させないようにしたことを特徴とする。

本発明者は、２つのパイプ部の端部を摩擦圧接法により接合し、接合時に生じたバリを取り除いたバリ除去部が、それらパイプ部の外径以下の円筒面で形成されている場合であっても、バリ除去部の肉厚が所定の範囲に入っていると、接合部の強度が接合部以外のパイプ部の箇所よりも大きいことを判明するに至った。
したがって、本発明によれば、ベンド加工時に、バリ除去部が金型に引っ掛かることはなく、応力集中が生じることがないので、第３パイプ部に破損生じることなくベンド加工を行なえ、強度に優れるニップルを得る上で有利となる。
また、本発明によれば、逃し部によりベンド加工時にバリ除去部が金型に接触しないようにしたため、ベンド加工時に、バリ除去部が金型に引っ掛かることはない。そのため、応力集中が生ぜず、第３パイプ部に破損生じることなくベンド加工を行なえ、強度に優れるニップルを得る上で有利となる。

第１の実施の形態のニップルにより構成されるホース継手金物の半部断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は第１の実施の形態のニップルの製造工程の説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は第１の実施の形態のニップルを金型にセットする説明図である。 第１の実施の形態のニップルが加工初期位置に位置する金型にセットされた状態の説明図である。 図４の状態から圧力金型と曲げ金型が一体に円運動する説明図である。 ベンド加工が終了した状態の説明図である。 （Ａ）は図４のＡＡ断面図、（Ｂ）は図４のＢＢ断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は実験例の説明図である。 第２の実施の形態に係る金型の断面図で、ベンド加工が終了した状態の説明図である。

次に、図面を参照して本実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
まず、製造するホース継手金物について説明する。
図１に示すように、ホース継手金物１０は、ニップル１２と、ソケット１４と、フランジ１６とを含んで構成されている。
ニップル１２は、ホース差し込み部１８と、ホース差し込み部１８に続く直線部と、直線部に続くベンド部２０と、ベンド部２０に続く直線部とを有している。
ホース差し込み部１８は、その外周部に周方向に延在する係止用凹凸部１８０２が軸方向に間隔をおいて複数設けられて構成されている。
ホース差し込み部１８の端部には、ソケット加締め用溝１８０４が設けられ、ソケット加締め用溝１８０４の端部にはカラー部１８０６が設けられている。
ソケット１４は、ソケット加締め用溝１８０４にその長手方向の一端が加締められて配設され、ソケット１４とホース差し込み部１８との間にホース挿入用の環状の空間Ｓが形成されている。
この環状の空間Ｓに不図示のホースが挿入され、ソケット１４が加締められることでホースとホース継手金物１０とが連結される。
フランジ１６は直線部の端部に溶接、摩擦圧接、ろう付けにより取着されている。フランジ１６は機器側の流体流通用開口の周囲の取付座に取着される箇所である。
なお、ホース継手金物１０の種類によっては、フランジ１６に代え袋ナットなどが設けられる場合もある。

このようなニップル１２は、従来、次のように製造されている。
図２（Ａ）に示すように、ホース差し込み部１８に続く直線状の第１パイプ部２２の平坦面を有する端部２２０２と、第１パイプ部２２と等しい外径を有する直線状の第２パイプ部２４の平坦面を有する端部２４０２とを合わせ、図２（Ｂ）に示すように、摩擦圧接法によりそれら第１、第２パイプ部２２、２４の端部２２０２、２４０２を接合して直線状に延在する第３パイプ部２６とする。なお、図２（Ｂ）において符号２５は、第１パイプ部２２と第２パイプ部２４との接合部を示している。
次に、図２（Ｃ）に示すように、第３パイプ部２６から、摩擦圧接法により生じたバリ２８を取り除き、摩擦圧接法された箇所に、第３パイプ部２６の外径以下の寸法の外径の円筒面からなるバリ除去部３０を形成する。
次に、図２（Ｄ）に示すように、第３パイプ部２６を金型により折り曲げてベンド部２０とする。
ベンド部２０は、第２パイプ部２４の長手方向の中間部に形成される。
ベンド部２０が形成された第３パイプ部２６において、バリ除去部３０側のベンド部２０に続く第２パイプ部２４の箇所は第１パイプ部２２と同軸上を延在する第１直線部２４１０とされ、バリ除去部３０と反対側でベンド部２０に続く第２パイプ部２４の箇所は直線状に延在する第２直線部２４１２とされる。

ここで直線状に延在する第３パイプ部２６に対してベンド部２０を形成する金型について説明する。
図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、金型３２は、圧力金型３４と、締め金型３６と、曲げ金型３８と、マンドレル４０とを含んで構成されている。
圧力金型３４は、図３（Ｃ）、図４に示すように、ベンド加工における初期位置（加工セット位置）で直線状に延在する第３パイプ部２６に対して、加工すべきベンド部２０の半径方向外側半部の外周面に連続して直線状に延在する第１直線部２４１０、バリ除去部３０、第１パイプ部２２、ホース差し込み部１８の半部に当接され、図７（Ａ）に示すように、それらの半部の形状の金型面３４０２を有している。
締め金型３６と曲げ金型３８は、回転中心４２を中心として一体に回転運動する。
締め金型３６は、図３（Ｃ）、図４に示すように、ベンド加工における初期位置で直線状に延在する第３パイプ部２６に対して、圧力金型３４と連続状に配置され第１直線部２４１０に続く直線状の第３パイプ部２６の箇所に当接され、図７（Ｂ）に示すように、加工すべきベンド部２０の半径方向外側半部の外周面に対応した形状の金型面３６０２を有し、圧力金型３４よりも長さが短く形成されている。

曲げ金型３８は、ベンド加工における初期位置で直線状に延在する第３パイプ部２６に対して、図４〜図６、図７（Ｂ）に示すように、加工すべきベンド部２０の半径方向内側半部の外周面に対応した形状で円弧状に延在する金型面３８０２を有している。
曲げ金型３８は、図３（Ｃ）、図４に示すように、ベンド加工における初期位置では、金型面３８０２の延在方向で第１直線部２４１０側の加工すべきベンド部２０の端部に対応する金型面３８０２の端部３８０２Ａの箇所を直線状に延在する第３パイプ部２６の箇所で加工すべきベンド部２０の下方に離れた箇所に位置させ、直線状に延在する第３パイプ部２６における第２直線部２４１２側の加工すべきベンド部２０の端部に対応した箇所に、金型面３８０２の延在方向で第２直線部２４１２側の加工すべきベンド部２０の端部に対応する金型面３８０２の端部３８０２Ｂの箇所が当接される。

図３（Ｂ）に示すように、初期位置に位置する曲げ金型３８上に、直線状に延在する第３パイプ部２６がセットされたならば、図３（Ｃ）、図４に示すように、マンドレル４０が、ホース差し込み部１８からおよび第１直線部２４１０まで第３パイプ部２６の内部に挿入される。
なお、圧力金型３４とマンドレル４０には、ベンド部２０の加工時に、初期位置に位置する第３パイプ部２６の長手方向に沿って第１直線部２４１０から第２直線部２４１２方向に向けて圧力金型３４とマンドレル４０とが所定の移動量で移動されるように、軸心方向を第３パイプ部２６の長手方向と平行する方向に延在させた不図示の油圧シリンダがそれぞれ連結されている。

そして、締め金型３６、圧力金型３４が初期位置に移動され、図４〜図６に示すように、回転中心４２を中心として締め金型３６と曲げ金型３８とが一体に回転運動されることで、ベンド部２０が形成される。
この場合、締め金型３６の金型面３６０２は、第３パイプ部２６の外周面に接触し、曲げ金型３８の金型面３８０２はその円弧方向に沿って第３パイプ部２６との接触面積が増えていく。
ベンド部２０の形成時、ベンド部２０の半径方向外側半部に引張応力が生じ、この引張応力はベンド部２０の半径方向外側半部に接続する第１パイプ部２２の半部にも生じ、ベンド部２０の半径方向内側半部に圧縮応力が作用する。

第１の実施の形態では、第１、第２パイプ部２２、２４の端部が接合された接合部２５を含む第３パイプ部２６の箇所に、第３パイプ部２６の肉厚をＴ１としたとき、Ｔ１≧Ｔ≧Ｔ１×０．９６を満たす肉厚Ｔの外径の円筒面からなるバリ除去部３０を形成する。
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように本発明者はバリ除去部３０についての実験を行なった。
第１、第２パイプ部２２、２４の材料は、STKM13ASである。
第１、第２パイプ部２２、２４の内径Ｄ１、肉厚Ｔ１の異なる３種類について実験例１、実験例２、実験例３について５本ずつ試験片を作った。
実験例１、実験例２、実験例３において外径Ｄ、肉厚Ｔでバリ除去部３０を形成した。
バリ除去部３０の軸方向の長さは何れも１０ｍｍとした。
そして実験例の試験片についてそれぞれ引張試験機にその両端をセットし、破断するまで引っ張り荷重を掛けた。

その結果、実験例１、２、３のいずれの試験片においてもバリ除去部３０以外の箇所で破断した。
すなわち本発明者の鋭意研究の結果、２つのパイプ部２２、２４の端部２２０２、２２０４を摩擦圧接法により接合し、生じたバリ２８を取り除いたバリ除去部３０が、それらパイプ部２２、２４の外径以下の円筒面で形成されている場合であっても、所定の範囲の肉厚を有していれば、接合部２５の強度が接合部２５以外のパイプ部２２、２４の箇所よりも大きいことを判明するに至った。

第１の実施の形態では、バリ除去部３０は、第３パイプ部２６の外径以下の円筒面で形成されているため、金型３２によるベンド部２０の形成時、バリ除去部３０が圧力金型３４の金型面３４０２に引っ掛かることは無い。
したがって、ベンド部２０の形成時、バリ除去部３０の箇所に応力集中が生じることがなく、ホース差し込み部１８を除いた第３パイプ部２６の半径方向外側半部の全長で引っ張り荷重を受けることができ、ベンド部２０の形成時の破損を防止する上で有利となる。
したがって、第１の実施の形態によれば、応力集中が生じることなくベンド加工を行なえ、強度的にも優れたニップル１２を製造する上で有利となる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
なお、以下の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同様な箇所、部材に同一の符号を付してその説明を省略し、異なった箇所を重点的に説明する。
図９に示すように、第２の実施の形態では、第３パイプ部２６から、摩擦圧接法により生じたバリ２８を取り除き、摩擦圧接法された箇所にバリ除去部３０を形成する際に、バリ除去部３０を第３パイプ部２６の外径よりも大きい寸法の円筒面で形成する。
一方、金型３２にバリ除去部３０に接触しない逃し部４４を設け、金型３２により第３パイプ部２６をベンド加工する際に、逃し部４４によりバリ除去部３０を金型３２に接触させないようにしたものである。
すなわち、少なくともベンド部２０の形成時、引っ張り応力が生じる第３パイプ部２６の箇所でバリ除去部３０に対応する金型３２の箇所に、バリ除去部３０に接触しない逃し部４４を設け、金型３２によりベンド部２０を形成する際に、逃し部４４によりバリ除去部３０を金型３２に接触させないようにしたものである。
詳細には、圧力金型３４にバリ除去部３０に接触しない逃し部４４を設けたものであり、逃し部４４は、圧力金型３４の金型面３４０２に形成された凹溝３４１０で構成されている。
凹溝３４１０は、バリ除去部３０に接触しない深さＭでかつバリ除去部３０よりも大きい軸方向長さＬで、金型面３４０２の周方向の全周にわたって延在形成されている。

このような第２の実施の形態によっても、金型３２によるベンド部２０の形成時、バリ除去部３０が圧力金型３４の金型面３４０２に引っ掛かることは無い。
したがって、ベンド部２０の形成時、バリ除去部３０の箇所に応力が生じることがなく、第３パイプ部２６の破損を防止する上で有利となる。
したがって、第２の実施の形態によれば、応力集中が生じることなくベンド加工を行なえ、強度的にも優れたニップル１２を製造する上で有利となる。
この場合、バリ除去部３０に対応する曲げ金型３８の金型面３８０２の箇所にも、バリ除去部３０に接触しない逃し部を設けておくと、ベンド加工を円滑に行なう上でより有利となる。

１０ ホース継手金物
１２ ニップル
１８ ホース差し込み部
２０ ベンド部
２２ 第１パイプ部
２２０２ 端部
２４ 第２パイプ部
２４０２ 端部
２５ 接合部
２６ 第３パイプ部
２８ バリ
３０ バリ除去部
３２ 金型
４４ 逃し部

Claims (5)

1. ホース差し込み部に続く直線状の第１パイプ部の端部と、前記第１パイプ部と等しい外径を有する直線状の第２パイプ部の端部とが摩擦圧接法により接合されて構成された第３パイプ部と、
   前記第３パイプ部の長手方向の中間部に設けられたベンド部と、
   を備えるニップルであって、
   前記第１、第２パイプ部の端部が摩擦圧接法により接合された接合部を含む前記第３パイプ部の箇所に、前記摩擦圧接時に生じたバリを取り除き、前記第３パイプ部の肉厚をＴ１としたとき、Ｔ１≧Ｔ≧Ｔ１×０．９６を満たす肉厚Ｔの外径の円筒面からなるバリ除去部が形成されている、
   ことを特徴とするニップル。
2. 前記ベンド部は、前記第１パイプ部から離れる方向で前記接合部から離れた前記第２パイプ部の箇所に形成される、
   ことを特徴とする請求項１記載のニップル。
3. ホース差し込み部に続く直線状の第１パイプ部の端部と、前記第１パイプ部と等しい外径を有する直線状の第２パイプ部の端部とを合わせ、
   摩擦圧接法によりそれら第１、第２パイプ部の端部を接合して直線状に延在する第３パイプ部とし、
   前記第３パイプ部から前記摩擦圧接時に生じたバリを取り除き、
   金型により前記第３パイプ部の長手方向の中間部にベンド部を形成するニップルの製造方法であって、
   前記バリを取り除く際に、前記第１、第２パイプ部の端部が接合された接合部を含む前記第３パイプ部の箇所に、前記第３パイプ部の肉厚をＴ１としたとき、Ｔ１≧Ｔ≧Ｔ１×０．９６を満たす肉厚Ｔの外径の円筒面からなるバリ除去部を形成する、
   ことを特徴とするニップルの製造方法。
4. 前記ベンド部は、前記第１パイプ部から離れる方向で前記接合部から離れた前記第２パイプ部の箇所に形成される、
   ことを特徴とする請求項１記載のニップルの製造方法。
5. ホース差し込み部に続く直線状の第１パイプ部の端部と、前記第１パイプ部と等しい外径を有する直線状の第２パイプ部の端部とを合わせ、
   摩擦圧接法によりそれら第１、第２パイプ部の端部を接合して直線状に延在する第３パイプ部とし、
   前記第３パイプ部に、前記摩擦圧接時に生じたバリを取り除いたバリ除去部を前記第３パイプ部の外径よりも大きい寸法の円筒面で形成し、
   金型により前記第３パイプ部の長手方向の中間部にベンド部を形成するニップルの製造方法であって、
   前記金型に前記バリ除去部に接触しない逃し部を設け、
   前記金型によりベンド部を形成する際に、前記逃し部により前記バリ除去部を前記金型に接触させないようにした、
   ことを特徴とするニップルの製造方法。

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