JP3217325U - パイプの接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 パイプの接合構造において、２本のパイプの接合寸法精度及び接合強度を向上すること。
【解決手段】 同一断面の２本のパイプ１０、２０がそれらの中心軸の交差角度をαとして交差され、各パイプ１０、２０の接合端面１１、２１がそれらの接合部１０１で互いに突き合わされて接合されるパイプの接合構造であって、一方のパイプ１０の接合端面１１に形成した凸部１２が他方のパイプ２０の接合端面２１に形成した凹部２２に挿入され、かつそれらの凸部１２と凹部２２とが上記挿入方向に交差するあらゆる方向で互いに係止し合ってなるもの。
【選択図】 図１

Description

本考案は機械フレーム、各種アーム等として用いられて好適なパイプの接合構造に関する。

パイプの接合構造として、特許文献１に記載の如く、同一断面の２本のパイプがそれらの中心軸の交差角度をαとして交差され、各パイプの接合端面がそれらの接合部で全周に渡って互いに突き合わされて接合されるものがある。

このパイプの接合構造では、２本のパイプの接合端面がそれらの全周でずれなく突き合わされた状態を保持しつつ、それらの接合端面を溶接又は接着剤の塗布等によって強固に接合することとしている。

特開2002-115784号公報

特許文献１に記載の従来技術には以下の問題点がある。
(1)２本のパイプの接合端面を突き合わせた状態で溶接等するとき、それらの突き合わせ状態がずれ易く、結果として両パイプの接合寸法精度を損なうおそれがある。

(2)２本のパイプはそれらの平面状等の接合端面が単に突き合わされて溶接等されるものであって接合強度の向上に困難があり、溶接後の両パイプに作用する外力によってそれらの接合端面が互いに離隔する等のおそれがある。

尚、接合された２本のパイプの接合強度を補強するために、両パイプの接合部を介して互いに連続するそれらの各側面に１枚の添板を貼り渡す等が必要とされる。

本考案の課題は、パイプの接合構造において、２本のパイプの接合寸法精度及び接合強度を向上することにある。

請求項１に係る考案は、同一断面の２本のパイプがそれらの中心軸の交差角度をαとして交差され、各パイプの接合端面がそれらの接合部で互いに突き合わされて接合されるパイプの接合構造であって、一方のパイプの接合端面に形成した凸部が他方のパイプの接合端面に形成した凹部に挿入され、かつそれらの凸部と凹部とが上記挿入方向に交差するあらゆる方向で互いに係止し合ってなるようにしたものである。

請求項２に係る考案は、請求項１に係る考案において更に、前記凸部が一方のパイプにおける断面の中心を挟んで互いに相対して平行する２つの側面のそれぞれに同一形状の一対をなすように形成されるとともに、前記凹部が他方のパイプにおける断面の中心を挟んで互いに相対して平行する２つの側面のそれぞれに同一形状の一対をなすように形成され、接合された一方のパイプの一対をなす凸部のそれぞれと他方のパイプの一対をなす凹部のそれぞれとが、それらの２本のパイプの接合部を介して連続することとなるそれらの上記の各側面内に配置されて互いに係止するようにしたものである。

請求項３に係る考案は、請求項１又は２に係る考案において更に、前記凸部が蟻であり、前記凹部が蟻溝であるようにしたものである。

請求項４に係る考案は、請求項１乃至３のいずれかに係る考案において更に、前記２本のパイプが１本のストレート状の原管のストレート状中心軸に対する斜交角度をα／２として斜交する切断線に沿って切断されて２分されたものであり、２分された各パイプの切断面がそれらの接合端面になるようにしたものである。

（請求項１）
(a)２本のパイプの接合端面が突き合わされて接合されるとき、一方のパイプの接合端面に形成した凸部が他方のパイプの接合端面に形成した凹部に挿入され、かつそれらの凸部と凹部とが上記挿入方向に交差するあらゆる方向で互いに係止し合うものとされる。

これにより、２本のパイプの接合端面を突き合わせた状態で溶接等するとき、それらのパイプを手で把持する等によってその突き合わせ状態を保持していなくても、それらの接合端面は凸部と凹部の係止構造によって凸部と凹部の挿入方向に交差するあらゆる方向に離れることがない。従って、２本のパイプはそれらの接合端面が互いに離間したり回転したりすることがなく、ひいてはそれらの突き合わせ状態がずれることがなく、結果として両パイプの接合寸法精度を向上できる。

また、接合された２本のパイプは、それらの接合端面に形成した凸部と凹部の係止構造によって、凸部と凹部の挿入方向に交差するあらゆる方向に離れることがない。従って、溶接等された両パイプに溶接等を脅かすように大きな外力が作用しても、それらのパイプは凸部と凹部の存在によってそれらの接合端面が互いに離隔し難く、結果として両パイプの接合強度を向上できる。よって、接合された２本のパイプの接合強度を補強するために、各パイプの接合部を介して互いに連続するそれらの各側面に溶接等されて貼り渡される添板を必要とする等がない。

（請求項２）
(b)前記凸部が一方のパイプにおける断面の中心を挟んで互いに相対して平行する２つの側面のそれぞれに同一形状の一対をなすように形成されるとともに、前記凹部が他方のパイプにおける断面の中心を挟んで互いに相対して平行する２つの側面のそれぞれに同一形状の一対をなすように形成され、接合された一方のパイプの一対をなす凸部のそれぞれと他方のパイプの一対をなす凹部のそれぞれとが、それらの２本のパイプの接合部を介して連続することとなるそれらの上記の各側面内に配置されて互いに係止するものとする。これにより、各パイプのそれらの側面を切断してそれらの接合端面を形成する工程で、それらの凸部又は凹部も同時に形成し、それらの接合端面にそれらの凸部又は凹部を簡易に付設できる。

（請求項３）
(c)前記凸部が蟻であり、前記凹部が蟻溝であるものとすることにより、それらの凸部と凹部がそれらの挿入方向に交差するあらゆる方向で互いに確実に係止し合うものになる。

（請求項４）
(d)前記２本のパイプが１本のストレート状の原管のストレート状中心軸に対する斜交角度をα／２として斜交する切断線に沿って切断されて２分されたものであり、２分された各パイプの切断面がそれらの接合端面になる。これにより、交差角度をαとして接合さえる２本のパイプを、１本のストレート状の原管から容易に形成できる。

図１は本考案が適用された接合管を示す模式図である。 図２はストレート状の原管を示す模式図である。 図３は接合管の変形例を示す模式図である。 図４は接合管の参考例を示す模式図である。

図１は、同一角断面（本実施例では矩形状の四角断面）の２本の角パイプ１０、２０を接合して構成された接合管１００を示すものである。

２本のパイプ１０、２０は、図１（Ａ）に示す如く、それらの中心軸Ｃ1、Ｃ2の交差角をα（例えば90度）として交差され、各パイプ１０、２０の接合端面１１、２１がそれらの接合部１０１で本考案の接合構造により全周に渡って隙間なく互いに突き合わされて接合され、接合管１００を構成する。接合管１００は、両パイプ１０、２０の中心軸Ｃ1、Ｃ2を含む基準平面Ｋ（図１（Ａ）参照）上で、それらの中心軸Ｃ1、Ｃ2を交差角αで交差させたものである。

即ち、図１（Ｂ）に示す如く、パイプ１０の接合端面１１は外周端面１１Ａ、内周端面１１Ｂ、左右の斜め端面１１Ｃ、１１Ｄからなり、パイプ２０の接合端面２１は外周端面２１Ａ、内周端面２１Ｂ、左右の斜め端面２１Ｃ、２１Ｄからなる。接合端面１１の外周端面１１Ａ、内周端面１１Ｂ、左右の斜め端面１１Ｃ、１１Ｄのそれぞれは、パイプ１０の外周面板１０Ａ、内周面板１０Ｂ、左右の側面板１０Ｃ、１０Ｄのそれぞれをパイプ１０の中心軸Ｃ1に対して斜交角度α／２で斜交する切断面Ｆ1（図１（Ｂ））で切断して得られる。接合端面２１の外周端面２１Ａ、内周端面２１Ｂ、左右の斜め端面２１Ｃ、２１Ｄのそれぞれは、パイプ２０の外周面板２０Ａ、内周面板２０Ｂ、左右の側面板２０Ｃ、２０Ｄのそれぞれをパイプ２０の中心軸Ｃ2に対して斜交角度α／２で斜交する切断面Ｆ2（図１（Ｂ））で切断して得られる。

尚、パイプ１０の外周端面１１Ａは該パイプ１０における外周面板１０Ａの１つの稜線Ｒ1に交差角ｑ1＝90度をなして交差し（図１、図２）、パイプ２０の外周端面２１Ａは該パイプ２０における外周面板２０Ａの１つの稜線Ｒ2に交差角ｑ2＝90度をなして交差するものとされている（図１、図２）。図２の後述する原管４０から切断分離された一対のパイプ１０、２０にあっては、稜線Ｒ1と稜線Ｒ2が共通とされる。これにより、両パイプ１０、２０の中心軸Ｃ1、Ｃ2は、単一の基準平面Ｋ上に位置して互いに交差するものになる。このとき、切断面Ｆ1において外周端面１１Ａと内周端面１１Ｂは互いに平行をなし、斜め端面１１Ｃと斜め端面１１Ｄは互いに平行をなす。また、切断面Ｆ2において外周端面２１Ａと内周端面２１Ｂは互いに平行をなし、斜め端面２１Ｃと斜め端面２１Ｄは互いに平行をなす。

そして、接合管１００の接合部１０１において、パイプ１０の外周面板１０Ａとパイプ２０の外周面板２０Ａの交差部（外周端面１１Ａと外周端面２１Ａの衝合部の外縁）は外周角部１０１Ａを形成し（図１（Ａ））、パイプ１０の内周面板１０Ｂとパイプ２０の内周面板２０Ｂの交差部（内周端面１１Ｂと内周端面２１Ｂの衝合部の外縁）は内周角部１０１Ｂを形成する（図１（Ａ））。また、接合管１００の接合部１０１において、パイプ１０の側面板１０Ｃとパイプ２０の側面板２０Ｃは互いに同一平面をなすように連続し、パイプ１０の側面板１０Ｄとパイプ２０の側面板２０Ｄも互いに同一平面をなすように連続する。

しかるに、接合管１００では、一方のパイプ１０の接合端面１１（パイプ１０の相対する平行平面である左右の側面板１０Ｃ、１０Ｄに設けた左右の斜め端面１１Ｃ、１１Ｄ）に形成した凸部１２が、他方のパイプ２０の接合端面２１（パイプ２０の相対する平行平面である左右の側面板２０Ｃ、２０Ｄに設けた左右の斜め端面２１Ｃ、２１Ｄ）に形成した凹部１２に対し、前述の基準平面Ｋに直交する挿入方向（パイプ１０の左右の側面板１０Ｃ、１０Ｄ、及びパイプ２０の左右の側面板２０Ｃ、２０Ｄに直交する方向）で挿入される。凸部２と凹部２２は、それらの挿入状態で、上記挿入方向に交差するあらゆる方向（基準平面Ｋに沿うあらゆる方向）で互いに係止し合う。

本実施例において、凸部１２と凹部２２のそれぞれは、接合管１００の接合部１０１を介して連続するそれらのパイプ１０の左右の側面板１０Ｃ、１０Ｄ、及びパイプ２０の左右の側面板２０Ｃ、２０Ｄ（パイプ１０、２０の断面の中心線を挟んで相対する平行平面）に配置される。本実施例において、凸部１２は蟻であり、凹部２２は該蟻が隙間なく入る蟻溝である。

即ち、凸部１２は一方のパイプ１０における断面の中心を挟んで互いに相対して平行する２つの側面板１０Ｃ、１０Ｄのそれぞれに同一形状の一対をなすように形成されるとともに、凹部２２は他方のパイプ２０における断面の中心を挟んで互いに相対して平行する２つの側面板２０Ｃ、２０Ｄのそれぞれに同一形状の一対をなすように形成される。そして、接合された一方のパイプ１０の一対をなす凸部１２のそれぞれと他方のパイプ２０の一対をなす凹部２２のそれぞれとが、それらの２本のパイプ１０、２０の接合部１０１を介して連続することとなるそれらの各側面板１０Ｃ、２０Ｃ内及び各側面板１０Ｄ、２０Ｄ内に配置されて互いに係止するものになる。

接合管１００は、凸部１２と凹部２２の係止構造により、図１（Ａ）に示す如く、パイプ１０とパイプ２０が基準平面Ｋ上で該基準平面Ｋに直交するＬ方向に交差するあらゆる方向に離間しないし、該基準平面Ｋに沿うＮ方向に相対回転しない。

また、接合管１００は、パイプ１０とパイプ２０がそれらの接合端面１１、２１を互いに突き合わされ、それらの凸部１２と凹部２２が互いに係止し合った接合部１０１に対し、レーザー溶接等の溶接、又は接着剤の塗布がなされ、その接合強度の強化が図られる。

ここで、本実施例における２本のパイプ１０、２０は、図２に示す如く、レーザーカッター、ワイヤカッター、バンドソー等により１本のストレート状の原管４０がストレート状中心軸Ｃ0に対する斜交角度θを、θ＝α／２として斜交する切断面Ｆ（パイプ１０の切断面Ｆ1、パイプ２０の切断面Ｆ2となる）に沿って切断分離されて２分されたものであり、２分された各パイプ１０、２０の切断面Ｆ1、Ｆ2がそれらの接合端面１１、２１になる。

即ち、原管４０を切断面Ｆに沿って斜め切りして一対のパイプ１０、２０を形成し、この切断面Ｆに沿ってパイプ１０とパイプ２０を中心軸Ｃ0まわりに180度相対回転させ、その状態でパイプ１０の切断面Ｆ1（接合端面１１）とパイプ２０の切断面Ｆ2（接合端面１２）を突き合わせて接合することにより接合管１００を形成できる。

従って、本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)２本のパイプ１０、２０の接合端面１１、２１が突き合わされて接合されるとき、一方のパイプ１０の接合端面１１に形成した凸部１２が他方のパイプ２０の接合端面２１に形成した凹部２２に挿入され、かつそれらの凸部１２と凹部２２とが上記挿入方向に交差するあらゆる方向で互いに係止し合うものとされる。

これにより、２本のパイプ１０、２０の接合端面１１、２１を突き合わせた状態で溶接等するとき、それらのパイプ１０、２０を手で把持する等によってその突き合わせ状態を保持していなくても、それらの接合端面１１、２１は凸部１２と凹部２２の係止構造によって凸部１２と凹部２２の挿入方向に交差するあらゆる方向に離れることがない。従って、２本のパイプ１０、２０はそれらの接合端面１１、２１が互いに離間したり相対回転したりすることがなく、ひいてはそれらの突き合わせ状態がずれることがなく、結果として両パイプ１０、２０の接合寸法精度を向上できる。

また、接合された２本のパイプ１０、２０は、それらの接合端面１１、２１に形成した凸部１２と凹部２２の係止構造によって、凸部１２と凹部２２の挿入方向に交差するあらゆる方向に離れることがない。従って、溶接等された両パイプ１０、２０に溶接等を脅かすように大きな外力が作用しても、それらのパイプ１０、２０は凸部１２と凹部２２の存在によってそれらの接合端面１１、２１が互いに離隔し難く、結果として両パイプ１０、２０の接合強度を向上できる。よって、接合された２本のパイプ１０、２０が凸部１２と凹部２２を有しないときにそれらの接合強度を補強するために、各パイプ１０、２０の接合部１０１を介して互いに連続するそれらの各側面（側面板１０Ｃと側面板２０Ｃ、側面板１０Ｄと側面板２０Ｄ）に溶接等されて貼り渡される添板５０（図４参照）を必要とする等がない。

(b)前記凸部１２が一方のパイプ１０における断面の中心を挟んで互いに相対して平行する２つの側面（側面板１０Ｃ、１０Ｄ）のそれぞれに同一形状の一対をなすように形成されるとともに、前記凹部２２が他方のパイプ２０における断面の中心を挟んで互いに相対して平行する２つの側面（側面板２０Ｃ、２０Ｄ）のそれぞれに同一形状の一対をなすように形成され、接合された一方のパイプ１０の一対をなす凸部１２、１２のそれぞれと他方のパイプ２０の一対をなす凹部２２、２２のそれぞれとが、それら上述の２本のパイプ１０、２０の接合部１０１を介して連続することとなるそれらの上記の各側面内（側面板１０Ｃと側面板２０Ｃ、側面板１０Ｄと側面板２０Ｄ）に配置されて互いに係止する。これにより、各パイプ１０、２０のそれらの各側面板１０Ｃ、１０Ｄ及び各側面板２０Ｃ、２０Ｄを切断してそれらの接合端面１１（斜め端面１１Ｃ、１１Ｄ）及び接合端面２１（斜め端面２１Ｃ、２１Ｄ）を形成する工程で、それらの凸部１２又は凹部２２も同時に形成し、それらの接合端面１１、２１にそれらの凸部１２又は凹部２２を簡易に付設できる。

(c)前記凸部１２が蟻であり、前記凹部２２が蟻溝であるものとすることにより、それらの凸部１２と凹部２２がそれらの挿入方向に交差するあらゆる方向で互いに確実に係止し合うものになる。

(d)前記２本のパイプ１０、２０が１本のストレート状の原管４０のストレート状中心軸Ｃ0に対する斜交角度をα／２として斜交する切断線に沿って切断されて２分されたものであり、２分された各パイプ１０、２０の切断面Ｆ1、Ｆ2がそれらの接合端面１１、２１になる。これにより、交差角度をαとして接合される２本のパイプ１０、２０を、１本のストレート状の原管４０から容易に形成できる

図３は、接合管１００の変形例に係る接合管２００を示すものである。接合管２００が接合管１００と異なる点は、接合管１００にもう１本のパイプ３０を加え、パイプ１０とパイプ２０の一端とを接合部１０１で接合しただけでなく、パイプ１０の他端とパイプ３０とを該接合部１０１におけると実質的に同様の接合構造からなる新たな接合部２０１で接合し、パイプ１０とパイプ３０の中心軸Ｃ1、Ｃ3を交差角βで交差させたことにある。

尚、パイプ２０とパイプ３０は、原管４０のストレート状中心軸Ｃ0に対する斜交角度をβ／２として斜交する切断面に沿って切断されて２分されたものを用いることができる。

尚、図１、図２に示した実施例のパイプ１０における外周端面１１Ａが稜線Ｒ1に対してなす交差角ｑ1、及びパイプ２０における外周端面２１Ａが稜線Ｒ2に対してなす交差角ｑ2は、90度であることを必須としない（但し、図２の原管４０において、稜線Ｒ1は該原管４０のストレート状中心軸Ｃ0に関して稜線Ｒ2と線対称をなし、ｑ1＝ｑ2である）。ｑ1＝ｑ2≠90度のとき、両パイプ１０、２０の中心軸Ｃ1、Ｃ2は、単一の基準平面Ｋ上に位置することがなく、互いにねじれの位置にあるものになる。このとき、切断面Ｆ1における外周端面１１Ａと内周端面１１Ｂは互いに平行をなし、斜め端面１１Ｃと斜め端面１１Ｄは互いに平行をなす。また、切断面Ｆ2において外周端面２１Ａと内周端面２１Ｂは互いに平行をなし、斜め端面２１Ｃと斜め端面２１Ｄは互いに平行をなす。

このように、両パイプ１０、２０の中心軸Ｃ1、Ｃ2がねじれの位置にある場合、パイプ１０の側面板１０Ｃ、１０Ｄのそれぞれとパイプ２０の左右の側面板２０Ｃ、２０Ｄのそれぞれとは互いに同一平面をなさない。従って、パイプ１０の左右の側面板１０Ｃ、１０Ｄに形成される凸部１２は、パイプ２０の左右の側面板２０Ｃ、２０Ｄに形成された凹部２２に挿入されてそれらの側面板２０Ｃ、２０Ｄの面内に納まるように、該凸部１２をパイプ１０の斜め端面１１Ｃ、１１Ｄに対して折り曲げ状をなすようにたわませてそれらの凸部１２をそれらの凹部２２に納めるものとされる。

図３に示した実施例のパイプ１０、３０の中心軸Ｃ1、Ｃ3も、上述のパイプ１０、２０の中心軸Ｃ1、Ｃ2におけると同様の位置関係をなすものとすることができる。

以上、本考案の実施例を図面により詳述したが、本考案の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本考案に含まれる。例えば、本考案は、断面の中心線に対して線対称をなすとともに、相対する平行平面をもつ断面を有してなるパイプに適用でき、四角断面に限らず、六角、八角等の偶数角断面、又は相対する平行側面をもつとともにそれらの平行側面につながる両端円弧面をもつ長円状断面等を有してなるものに適用できる。

本考案によれば、パイプの接合構造において、２本のパイプの接合寸法精度及び接合強度を向上することができる。

１０、２０ パイプ
１０Ｃ、１０Ｄ、２０Ｃ、２０Ｄ 側面板
１１、２１ 接合端面
１２ 凸部
２２ 凹部
４０ 原管
１００、２００ 接合管
１０１、２０１ 接合部

Claims (4)

1. 同一断面の２本のパイプがそれらの中心軸の交差角度をαとして交差され、各パイプの接合端面がそれらの接合部で互いに突き合わされて接合されるパイプの接合構造であって、
   一方のパイプの接合端面に形成した凸部が他方のパイプの接合端面に形成した凹部に挿入され、かつそれらの凸部と凹部とが上記挿入方向に交差するあらゆる方向で互いに係止し合ってなるパイプの接合構造。
2. 前記凸部が一方のパイプにおける断面の中心を挟んで互いに相対して平行する２つの側面のそれぞれに同一形状の一対をなすように形成されるとともに、前記凹部が他方のパイプにおける断面の中心を挟んで互いに相対して平行する２つの側面のそれぞれに同一形状の一対をなすように形成され、
   接合された一方のパイプの一対をなす凸部のそれぞれと他方のパイプの一対をなす凹部のそれぞれとが、それらの２本のパイプの接合部を介して連続することとなるそれらの上記の各側面内に配置されて互いに係止する請求項１に記載のパイプの接合構造。
3. 前記凸部が蟻であり、前記凹部が蟻溝である請求項１又は２に記載のパイプの接合構造。
4. 前記２本のパイプが１本のストレート状の原管のストレート状中心軸に対する斜交角度をα／２として斜交する切断面に沿って切断されて２分されたものであり、２分された各パイプの切断面がそれらの接合端面になる請求項１乃至３のいずれかに記載のパイプの接合構造。

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