JP2023115738A - 管端変形治具及びそれを用いた管継手装着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管端部を管継手の管収容凹部に挿し入れた状態で外れ難くする管端変形治具を提供する。
【解決手段】管端変形治具３０は、ベース３１と、ベース３１の表側面３３から突出されるとともに互いに離れて対向する一対の突起４０を備えている。一対の突起４０の対向面４１どうしが、ベース３１へ向かうにしたがって互いに接近するよう傾斜されている。塑性変形可能な管端部１４を、管端変形治具３０の一対の突起４０どうしの間に挿し込むことによって、管端部１４を断面変形させる。その後、管端部１４を管継手２０の管収容凹部２４に挿し込む。
【選択図】図４

Description

本発明は、管端部を変形させる治具及び該治具を用いて管端部に管継手を装着する方法に関し、特に、塑性変形可能な管端部を管継手の環状の管収容凹部に嵌め込む際に用いられる管端変形治具及び管継手装着方法に関する。

例えば、空調機器用の空調管として、中間層にアルミ等の金属層を含むポリエチレン三層管が知られている（特許文献１等参照）。この種の管を継ぎ足す際は管端部に管継手が装着される。例えば特許文献２の管継手は、筒状の継手本体の外周に圧縮リングが嵌められている。継手本体と圧縮リングとの間に環状の管収容凹部が形成されている。管端部が管収容凹部に挿し入れられ、圧縮リングが外周側から圧縮されてカシメ変形されることによって、管端部が管継手と接続される。

実公平３－０４１１８４号公報 特開２００５－３２５９０４号公報

前述の管端部と管継手との接続に際して、管端部を管継手の管収容凹部に挿し入れた後、圧縮リングをカシメ変形させるまでの間、管継手が管端部から外れて落下する可能性があり、安全性の観点から改善の余地があった。
本発明は、前記の事情に鑑み、管端部を管継手の管収容凹部に挿し入れた状態で外れ難くする方法及び該方法に使用可能な工具を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明装置は、塑性変形可能な管端部の断面を変形させる管端変形治具であって、
ベースと、
前記ベースの表側面から突出されるとともに互いに離れて対向する一対の突起と、を備え、
前記一対の突起の対向面どうしが、前記ベースへ向かうにしたがって互いに接近するよう傾斜されていることを特徴とする。

当該管端変形治具の前記一対の突起どうしの間に前記管端部を挿し込む。これによって、前記管端部を断面変形させることができる。すなわち、突起の対向方向へ前記管端部を縮径させ、かつ前記対向方向と直交するとともに前記表側面に沿う幅方向へ前記管端部を膨径させることができる。
別途、環状の管収容凹部を有する管継手を用意し、断面変形後の管端部を前記管収容凹部に挿し込む。これによって、前記管端部の縮径方向の両側の内周部分が前記管収容凹部の内周側の内壁に圧接するか、又は前記管端部の膨径方向の両側の外周部分が前記管収容凹部の外周側の内壁に圧接されるようにできる。この結果、かしめ前の管継手が管端部から脱落するのを防止できる。
好ましくは、前記管端変形治具は、前記管端部より剛性が高い。より好ましくは、前記管端変形治具は、金属からなる。これによって、前記管端部の断面を確実に塑性変形させることができる。

好ましくは、前記一対の対向面の各々が、前記表側面と対面する方向から見て円弧状、かつ前記傾斜が付けられた傾斜円弧凹面を含む。これによって、前記管端部を一対の対向面の間に挿し込むことによって、前記管端部の断面を楕円状に変形させることができる。

好ましくは、前記傾斜円弧凹面の曲率半径が、前記管端部の変形前の外半径より大きい。これによって、前記管端部における一対の対向面に押し当てられる側部の曲率半径が断面変形前より大きくなるようにすることができ、一対の対向面の対向方向が、断面変形後の管端部の短径方向となるように、管端部を楕円断面状に変形させることができる。
より好ましくは、前記傾斜円弧凹面の曲率中心が、前記一対の突起どうしの中間点よりも相手側の突起側に偏って配置されている。これによって、前記傾斜円弧凹面の曲率半径が、前記管端部の変形前の外半径より確実に大きくなるようにできる。
一層好ましくは、前記傾斜円弧凹面は、軸線が前記突起の対向方向及び幅方向と直交する方向に対して傾斜された部分円筒凹面である。これによって、前記傾斜円弧凹面の曲率半径を突起の高さ方向に一定にでき、傾斜円弧凹面の作製を容易化できる。
前記傾斜円弧凹面が、突起の高さ方向に沿って曲率半径が変わる部分テーパ面であってもよい。前記傾斜円弧凹面の円弧が、楕円であってもよい。

好ましくは、前記一対の対向面の傾斜円弧凹面の幅方向の中央部どうしの離間距離が、前記突起の突出方向の先端高さでは前記管端部の変形前の外直径以上であり、かつ前記表側面の近傍高さでは前記管端部の変形前の外直径より小さい。これによって、管端部を一対の突起の間に容易に挿し込むことができ、かつこれら一対の突起の間に深く挿し込むにしたがって、管端部が断面変形されるようにできる。

好ましくは、前記一対の突起の幅方向の互いに同じ側の縁部どうしの間には、前記管端部の膨径を許容する開放部が形成されている。これによって、管端部が前記幅方向へ膨径でき、前記幅方向が断面変形後の管端部の長径方向となるように、管端部を楕円断面状に変形させることができる。

本発明方法は、前記の管端変形治具を用いて、塑性変形可能な管端部に、環状の管収容凹部を有する管継手を装着する方法であって、
前記管端部を、前記管端変形治具の前記一対の突起どうしの間に挿し込むことによって、これら突起の対向方向へ前記管端部を縮径させ、かつ前記対向方向と直交するとともに前記表側面に沿う幅方向へ前記管端部を膨径させ、
その後、前記管端部を前記管収容凹部に挿し込むことを特徴とする。
当該方法によれば、前記管端変形治具を用いて管端部を確実に断面変形させることができる。そして、断面変形された管端部を管継手の管収容凹部に挿し込むことによって、管端部が管収容凹部の外周側又は内周側の内壁に押し当たって摩擦抵抗が働く。これによって、かしめ前の管継手が管端部から脱落するのを防止できる。

好ましくは、前記縮径及び膨径によって、前記管端部の縮径方向の内径が前記管収容凹部の内周径以下となるか、又は前記管端部の膨径方向の外径が前記管収容凹部の外周径以上となる。これによって、断面変形された管端部が管収容凹部の外周側又は内周側の内壁に確実に圧接されるようにでき、かしめ前の管継手が管端部から脱落するのを確実に防止できる。

本発明によれば、管端部を管継手の管収容凹部に挿し入れた状態で外れ難くすることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る管端変形治具の平面図である。 図２（ａ）は、図１のＩＩａ－ＩＩａ線に沿う、前記管端変形治具の正面図である。 図２（ｂ）は、同図（ａ）のＩＩｂ－ＩＩｂ線に沿う、前記管端変形治具の側面断面図である。 図３は、前記管端変形治具の斜視図である。 図４（ａ）は、前記管端変形治具によって管端部を変形させる様子を示す断面図である。図４（ｂ）は、前記管端変形治具によって前記管端部を変形させた状態の断面図である。 図５は、図４（ｂ）のＶ－Ｖ線に沿う平面断面図である。 図６（ａ）は、前記変形された管端部を管継手に嵌め込み、かつかしめ前の状態の一部切欠側面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩｂ－ＶＩｂ線に沿う断面図である。 図７（ａ）～同図（ｆ）は、前記管端変形治具の他の実施形態（変形例）を示し、図７（ａ）は第２実施形態の平面図、図７（ｂ）は同図（ａ）のＶＩＩｂ－ＶＩＩｂ線に沿う断面図、図７（ｃ）は第３実施形態の平面図、図７（ｄ）は同図（ｃ）のＶＩＩｄ－ＶＩＩｄ線に沿う断面図、図７（ｅ）は第４実施形態の平面図、図７（ｆ）は同図（ｅ）のＶＩＩｆ－ＶＩＩｆ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
本実施形態に係る管端変形治具は、例えば、建物における空調管の配管施工において、前記空調管と管継手とを接続する際の前工程で用いられる。

＜空調管１０＞
図４（ａ）に示すように、空調管１０は、ポリエチレン（ＰＥ）等の樹脂からなる内層１１及び外層１３の間にアルミ等の金属からなる中間層１２を介在させた三層管によって構成されている。空調管１０は、金属の中間層１２を含むことによって塑性変形可能である。

＜管継手２０＞
図６（ａ）に示すように、管継手２０は、筒状の継手本体２１と、その一端側部（図６（ａ）において右側部）の外周に嵌められた継手本体２１と被圧縮リング２２との間に環状の管収容凹部２４が形成されている。図６（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、空調管１０の管端部１４が、管収容凹部２４に挿し入れられて管継手２０と接続される。継手本体２１における被圧縮リング２２とは反対側の端部には、ネジ部２３が形成されている。図６（ａ）において二点鎖線にて示すように、ネジ部２３には、接続相手の管１０Ａが接続される。

＜管端変形治具３０＞
図１は、本実施形態に係る管端変形治具３０を示したものである。管端変形治具３０は、空調管１０を管継手２０（図６）と接続するのに先立って、空調管１０の管端部１４の断面を変形させるのに用いられる（図４（ａ）～図４（ｂ））。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、管端変形治具３０は、ベース３１と、一対の突起４０を備えている。図１に示すように、ベース３１は、概略円形の板形状に形成されている。ベース３１には、１又は複数の孔３２が形成されている。これらの孔３２は、管端部１４のバリ除去の際に、バリ除去駆動部を取り付けたり、バリを排出したりするのに用いられる。つまり、管端変形治具３０は、バリ除去装置の管端装着部材を兼ねている。言い換えると、バリ除去装置の管端装着部材が、管端変形治具としての機能が付与されている。
管端部１４を変形させる観点からは、孔３２は無くてもよく、管端変形治具３０が、管端部を変形させる専用の治具であってもよい。

図３に示すように、ベース３１に一対の突起４０が設けられている。これら突起４０は、ベース３１の表側面３３から突出されるとともに、表側面３３に沿う一方向（図１において上下方向）に互いに離れて対向している。以下、前記一方向を「対向方向」又は「突起対向方向」と称す。突起対向方向と直交するとともに表側面３３に沿う方向（図１において左右方向）を「幅方向」と称す。突起対向方向及び幅方向と直交する方向（図１において紙面直交方向）を「突起高さ方向」ないしは「表側面３３と対面する方向」と称す。

図１に示すように、表側面３３と対面する方向から見た各突起４０は、概略円弧状（扇状）になっている。図１及び図２（ｂ）に示すように、一対の突起４０の対向面４１は、円弧状の凹面をなし、かつベース３１へ向かうにしたがって互いに接近するよう僅かに傾斜されている。すなわち、一対の突起４０の対向面４１の各々が、表側面３３と対面する方向から見て円弧状、かつ前記傾斜が付けられた傾斜円弧凹面４２を含む。突起突出方向における、傾斜円弧凹面４２の先端部４２ａは、Ｒ面取りされたコーナー部４５を介して、突起４０の頂端面４３と連なっている。傾斜円弧凹面４２の基端部４２ｂは、表側面３３に達している。

傾斜円弧凹面４２は、図１において一点鎖線にて示す仮想の円柱面Ｃ４０の一部分（部分円筒凹面）を構成している。図２（ｂ）に示すように、仮想の円柱面Ｃ４０の軸線Ｌ４０は、突起高さ方向に沿うベース３１の中心軸線Ｌ３１に対して僅かに傾斜されている。
なお、図において、円柱面Ｃ４０及びその軸線Ｌ４０は、一対の対向面４１のうち片側（図１において上側）の傾斜円弧凹面４２と対応するものだけを図示する。

傾斜円弧凹面４２の曲率半径ｒ４２（図１）は、突起高さ方向に一定である。かつ、傾斜円弧凹面４２の曲率半径ｒ４２は、図１において二点鎖線にて示す管端部１４の変形前の外半径ｒ１４より大きい。図１に示すように、傾斜円弧凹面４２の曲率中心Ｃ４２は、一対の突起４０どうしの中間点すなわちベース３１の中心軸線Ｌ３１よりも相手側（例えば図１において下側）の突起４０側に偏って配置されている。

図４（ａ）に示すように、一対の傾斜円弧凹面４２の先端部４２ａ（突起突出方向の先端高さ）における、幅方向の中央部どうしの離間距離Ｄ４２ａは、管端部１４の変形前の外直径φ１４（＝２×ｒ１４）以上である（Ｄ４２ａ≧φ１４）。好ましくは、離間距離Ｄ４２ａは、外直径φ１４の１０１％～１０２％程度である（Ｄ４２ａ＝φ１４×１．０１～φ１４×１．０２）。

図４（ａ）に示すように、一対の傾斜円弧凹面４２の基端部４２ｂ（表側面３３の近傍高さ）における、幅方向の中央部どうしの離間距離Ｄ４２ｂは、管端部１４の変形前の外直径φ１４より小さい（Ｄ４２ｂ＜φ１４）。好ましくは、離間距離Ｄ４２ｂは、外直径φ１４の９３％～９７％程度である（Ｄ４２ｂ＝φ１４×０．９３～φ１４×０．９７）。

図１に示すように、一対の突起４０の幅方向における互いに同じ側の縁部４４どうしの間には、開放部３４が形成されている。
各突起４０の対向面１１とは反対側の背面４６とベース３１との間には段差４７が形成されている。

管端変形治具３０は、鋼鉄、鉄等の金属によって構成されており、管端部１４より剛性が高い。

管端変形治具３０は、次のように使用される。
図４（ａ）に示すように、管端変形治具３０の一対の突起４０どうしの間に管端部１４を挿し入れる。突起４０の先端部４２ａにおいては、Ｄ４２ａ≧φ１４であるため、前記挿し入れ操作を容易に行うことができる。
図４（ｂ）に示すように、さらに管端部１４をベース３１へ向けて挿し込む。このとき、管端部１４における突起対向方向の両側部１４ａが、一対の突起４０の対向面４１にそれぞれ当たり、これら対向面４１の傾斜に沿って内側へ押される。

これによって、図５に示すように、管端部１４が突起対向方向へ漸次縮径されるとともに、幅方向へ漸次膨径される。この結果、管端部１４の断面が、突起対向方向を短径とし、幅方向を長径とする楕円状に変形される。しかも、管端部１４の先端へ向かうにしたがって、断面の扁平率が高くなる。
突起４０の基端部４２ｂにおいてはＤ４２ｂ＜φ１４であるから、管端部１４を突起対向方向へ確実に縮径できる。
各突起４０の対向面４１は、曲率中心Ｃ４２が相手側の突起４０側に偏り、かつｒ４２＞ｒ１４の円弧凹面４２になっているから、管端部１４の突起対向方向の両側部１４ａを確実に扁平化できる。
また、管端変形治具３０の開放部３４によって、管端部１４の幅方向の両側部１４ｂの膨径を確実に許容できる。

好ましくは、図５及び図６（ｂ）に示すように、管端部１４の短径側の内径φ１４ａが、管継手２０の管収容凹部２４の内周径以下、すなわち継手本体２１の外径φ２１以下となるか（φ１４ａ≦φ２１）、又は管端部１４の長径側の外径φ１４ｂが、管収容凹部２４の外周径以上すなわち被圧縮リング２２の内径φ２２以上となるよう（φ１４ｂ≧φ２２）、管端部１４が断面変形される。

管端部１４の断面変形に伴い、該管端部１４におけるアルミ製の中間層１２が塑性変形される。したがって、管端部１４の断面変形は、塑性変形となる。管端変形治具３０は管端部１４より剛性が高いから、管端部１４を確実に塑性変形させることができる。

管端変形治具３０によって管端部１４を断面変形させた後、管端部１４を管端変形治具３０から引き抜く。管端部１４は塑性変形されているから、管端変形治具３０から解放された後も、楕円状の断面形状が維持される。

続いて、図６（ａ）に示すように、管継手２０の環状の管収容凹部２４に、断面変形された管端部１４を挿し込む。すると、図６（ｂ）に示すように、φ１４ａ≦φ２１又はφ１４ｂ≧φ２２の楕円断面をなす管端部１４の短径方向の両側部１４ａの内周部分が、継手本体２１（管収容凹部２４の内周側の内壁）に圧接される。又は、管端部１４の長径方向の両側部１４ｂの外周部分が、被圧縮リング２２（管収容凹部２４の外周側の内壁）に圧接される。
これによって、管端部１４と管継手２０との間に摩擦抵抗が働き、管端部１４が管収容凹部２４から抜け難くすることができる。この結果、後記かしめ前の管継手２０が管端部１４から脱落するのを防止できる。
その後、かしめ工具（図示省略）によって、被圧縮リング２２が外周側から圧縮されるようにカシメられる。これによって、管端部１４と管継手２０とが分離不能に接続される。

管端変形治具３０の傾斜円弧凹面４２は、曲率半径ｒ４２が突起高さ方向へ一定の部分円筒凹面であるから、管端変形治具３０の作製を容易化できる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図７に示すように、突起４０の厚み、形状等は適宜設定可能である。
＜第２実施形態（図７（ａ）～図７（ｂ））＞
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、本発明の第２実施形態に係る管端変形治具３０Ｂにおいては、突起４０の厚み（対向面４１と背面４６の距離）が第１実施形態よりも大きく、突起４０の頂端面４３が第１実施形態よりも大きな面積になっている。突起４０の背面４６は、ベース３１の外周面と面一に連続している。
第２実施形態の管端変形治具３０Ｂによれば、例えば管端部１４（図４）の断面変形工程中に作業者の手が頂端面４３に突き当たったとしても、頂端面４３がフラットであるために、過度な痛みを感じないようにすることができる。

＜第３実施形態（図７（ｃ）～図７（ｄ））＞
図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように、本発明の第３実施形態に係る管端変形治具３０Ｃにおいては、突起４０の厚みが、第２実施形態の管端変形治具３０Ｂより小さい。背面４６は、ベース３１の外周面と面一に連続している。

＜第４実施形態（図７（ｅ）～図７（ｆ））＞
図７（ｅ）及び図７（ｆ）に示すように、本発明の第４実施形態に係る管端変形治具３０Ｄにおいては、突起４０の厚みが、第３実施形態の管端変形治具３０Ｃより小さい。背面４６は、ベース３１の外周面と面一に連続している。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、傾斜円弧凹面４２が、突起４０の高さ方向に沿って曲率半径が変わる部分テーパ面であってもよい。傾斜円弧凹面４２の平面視の円弧形状が、楕円形状であってもよい。

本発明は、例えば、建物における空調機器用の空調管の配管施工に適用できる。

１０ 空調機器配管
１１ 内層
１２ 中間層
１３ 外層
１４ 管端部
１４ａ 縮径側の側部
１４ｂ 膨径側の側部
２０ 管継手
２１ 継手本体
２２ 被圧縮リング
２４ 管収容凹部
３０ 管端変形治具
３１ ベース
３３ 表側面
３４ 開放部
４０ 突起
４１ 対向面
４２ 傾斜円弧凹面
４２ａ 先端部
４２ｂ 基端部
４３ 頂端面
４４ 縁部
４５ コーナー部
４６ 背面

Claims (9)

1. 塑性変形可能な管端部の断面を変形させる管端変形治具であって、
   ベースと、
   前記ベースの表側面から突出されるとともに互いに離れて対向する一対の突起と、を備え、
   前記一対の突起の対向面どうしが、前記ベースへ向かうにしたがって互いに接近するよう傾斜されていることを特徴とする管端変形治具。
2. 前記一対の対向面の各々が、前記表側面と対面する方向から見て円弧状、かつ前記傾斜が付けられた傾斜円弧凹面を含むことを特徴とする請求項１に記載の管端変形治具。
3. 前記傾斜円弧凹面の曲率半径が、前記管端部の変形前の外半径より大きいことを特徴とする請求項２に記載の管端変形治具。
4. 前記傾斜円弧凹面の曲率中心が、前記一対の突起どうしの中間点よりも相手側の突起側に偏って配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の管端変形治具。
5. 前記傾斜円弧凹面が、軸線が前記突起の対向方向及び幅方向と直交する方向に対して傾斜された部分円筒凹面であることを特徴とする請求項２～４の何れか１項に記載の管端変形治具。
6. 前記一対の対向面の傾斜円弧凹面の幅方向の中央部どうしの離間距離が、前記突起の突出方向の先端高さでは前記管端部の変形前の外直径以上であり、かつ前記表側面の近傍高さでは前記管端部の変形前の外直径より小さいことを特徴とする請求項２～５の何れか１項に記載の管端変形治具。
7. 前記一対の突起の幅方向の互いに同じ側の縁部どうしの間には、前記管端部の膨径を許容する開放部が形成されていることを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の管端変形治具。
8. 請求項１～７の何れか１項に記載の管端変形治具を用いて、塑性変形可能な管端部に、環状の管収容凹部を有する管継手を装着する方法であって、
   前記管端部を、前記管端変形治具の前記一対の突起どうしの間に挿し込むことによって、これら突起の対向方向へ前記管端部を縮径させ、かつ前記対向方向と直交するとともに前記表側面に沿う幅方向へ前記管端部を膨径させ、
   その後、前記管端部を前記管収容凹部に挿し込むことを特徴とする管継手装着方法。
9. 前記縮径及び膨径によって、前記管端部の縮径方向の内径が前記管収容凹部の内周径以下となるか、又は前記管端部の膨径方向の外径が前記管収容凹部の外周径以上となることを特徴とする請求項８に記載の管継手装着方法。

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