JP4693860B2 - 接合用パイプ材の接合部及びこの接合部の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、円筒状の被接合用パイプ材に対して直交する方向からその端部を接合するための接合用パイプ材の接合部及びこの接合部の加工方法に関する。

従来、接合用パイプ材の接合部は、被接合用パイプ材の外周形状に対応するよう円弧状にカットしたものが一般的である（特許文献１参照。）。そして、両パイプ材の接合にあたっては、被接合用パイプ材と接合用パイプ材の各中心線が互いに直角になるようにして円筒状の被接合用パイプ材外周に接合用パイプ材端部の接合部を当接した状態でアーク溶接するというものである。

特許第２６９６７１４号公報

前記従来の接合用パイプ材の接合部は、カットの際に切り屑が発生してその処分に手間と費用がかかるとともに、このカットをカット刃で行う場合は、使用するカット刃の交換頻度が高いため経費がかさむという問題がある。また、前記従来の接合部は接合用パイプ材の厚みに対応する切断面の溶接面積が小さいためパイプ材の用途によっては、接合力不足となる場合があるほか、前記アーク溶接の際に前記切断縁が溶け落ち易いという問題もあった。

本発明は、前記各問題を解消することを課題とし、該課題を解決した接合用パイプ材の接合部及びこの接合部の加工方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、請求項１に記載の接合用パイプは、接合用パイプ材端部と同じ高さで相対する２箇のくちばし部と、これらくちばし部間部分をそれぞれ被接合用パイプ材の外周に対応して凹んだ円弧状に伸びるように、前記端部縁を接合用パイプ材内側に直角に折り曲げた接合凹部とからなるものである。

請求項２に係る発明は、接合用パイプの接合部の加工方法は、接合用パイプ材端部と同じ高さで相対する２箇のくちばし部と、各くちばし部間部分に、断面円形の円弧状に形成された断面円弧部とを成型する中間加工の後、前記各くちばし部間をそれぞれ被接合用パイプ材の外周に対応して凹んだ円弧状に伸びるように、前記断面円弧部を接合用パイプ材内側に直角に折り曲げ成型して接合凹部を成型するという仕上げ加工を行うというものである。

請求項３に係る発明は、接合用パイプの接合部の加工方法は、請求項２記載の両断面円弧部の各端部間の最大幅長と接合用パイプ材外周の直径の比が６０／１００〜６５／１００であるというものである。

請求項１に記載の接合用パイプ材の接合部は、製造に際して、従来のもののように切り屑が発生しないので、切り屑の処分に手間と費用がかからないとともに、前記カット刃の交換も必要ないうえ、直角に折り曲げた接合凹部の面積、すなわち溶接面積が大きいので、接合力が強いほか、アーク溶接の際に接合用パイプ材の縁部が溶け落ちることがないという効果を奏する。

請求項２に記載の接合部の加工方法は、各くちばし部間部分に円弧状に形成された断面円弧部とを成型した後、仕上げ加工によって前記断面円弧部を折り曲げ成型するので、接合凹部を容易に成型できるという効果を奏する。

両断面円弧部の縁部間の最大幅長（Ｌ１）と接合用パイプ材外周の直径（Ｌ０）の比を６０／１００〜６５／１００とするので、直角折り曲げ部をもつ接合凹部を確実に成型できるという効果を奏する。

以下に、本発明の好適な実施形態を図１〜図１６に基づいて詳細に説明する。ここにおいて、図１は接合パイプ材の接合端部の正面図、図２は同じく側面図、図３は同じく平面図、図４は図１のＡ−Ａ線断面図、図５は図２のＢ−Ｂ線断面図、図６は接合パイプ材を被接合パイプ材に当接した溶接前の状態を示す側面図、図７は中間加工を施した接合用パイプ材の接合端部の平面図、図８は図７のＣ−Ｃ線断面図、図９は図７のＤ−Ｄ線断面図、図１０は中間加工用金型の側面図、図１１は図１０のＥ−Ｅ線断面図、図１２は図１０のＦ−Ｆ線断面図、図１３は仕上げ加工用金型の側面図、図１４は図１３のＧ−Ｇ線断面図、図１５は図１３のＨ−Ｈ線断面図、図１６はスェージング装置の正面図である。

図１〜図６に示すように、断面円形の鉄製接合用パイプ材Ａの接合部１は、前記接合用パイプ材Ａ端部に設けるもので、相対位置する２箇のくちばし部２，２と、このくちばし部２，２間をそれぞれ被接合用パイプ材の外周に沿うような凹んだ円弧状に伸びるように、前記端部縁を接合用パイプ材Ａ内側に折り曲げた接合凹部３，３とからなるものである。

前記接合部１の加工方法は、中間加工用型金４を用いる中間加工と、仕上げ加工用金型５を用いる仕上げ加工とからなるが、これら加工を説明する前に前記中間加工用金型４と前記仕上げ用金型５を順次説明する。

図１０〜図１２に示すように、中間加工用金型４は、一端側の大径部６に、前記接合用パイプ材Ａの外径に対応した内径をもつパイプ挿入可能なパイプ受入れ凹部７を設ける。このパイプ受入れ凹部７は、その奥端近傍の内面に断面円弧に形成した円弧面成型部８と、前記円弧面成型部８の互いに相対する位置に、接合用パイプ材Ａの接合部１のくちばし部２，２を形成するための一対の逃げ溝９，９を有する。また、前記円弧面成型部８の奥端には、延長して断面形状が直線となるテーパー状の傾斜面８ａと設け、パイプ受け入れ凹部７は、中間加工用金型４他端側の小径部１０に設けた中央孔１１に連通するものである。

図１３〜図１５に示すように、仕上げ用金型５は、一端側の大径部１２に、接合用パイプ材Ａの外径に対応した内径をもつパイプ受入れ凹部１３を設けるとともに、前記パイプ受入れ凹部１３を径方向に貫通するように丸棒状の仕上げ成型部１４を設ける。この仕上げ成型部１４外周面は、接合用パイプ材Ａの接合部１の接合凹部３に対応するように形成する。また、パイプ受入れ凹部１３は、仕上げ加工用金型５他端側の小径部１５に設けた中央孔１６に連通している。

次に、図１〜図５、図７〜図９及び図１６に基づいて前記加工方法を加工工程順に説明するが、この説明の前にこれら加工に使用する公知のスェージング装置１７を説明する。図１６に示すように、スェージング装置１７は、基台上に、中間加工用金型受け１８ａ及び仕上げ加工用金型受け１８ｂを備えた金型取り付け部１８と、この金型取り付け部１８と対向するように配置し、一対のパイプ受け１９ａ，１９ｂを備えたパイプ取り付け部１９とを備える。前記パイプ取り付け部１９は、前記金型取り付け部１８に対して接離移動するとともに、その水平方向に伸びる中心軸上を回転して、各パイプ受け１９ａ，１９ｂの上下位置を変え得るように構成してある。

以下に、前記スェージング装置１７を用いた接合用パイプ材Ａの加工方法を加工工程を追って説明する。

（第１加工工程）
スェージング装置１７の金型取り付け部１８の中間加工用金型受け１８ａに中間加工用金型４を、また仕上げ加工用金型受け１８ｂに仕上げ加工用金型５を各取り付ける一方、パイプ取り付け部１９のパイプ受け１９ａ（上側）に接合用パイプ材Ａを取り付ける。

（第２加工工程：中間加工）
スェージング装置１７を作動させて、前記パイプ取り付け部１９を前記金型取り付け部１８に向けて移動させ、前記中間加工用金型４の前記パイプ受入れ凹部７内に前記パイプ受け１９ａに取り付けられた接合用パイプ材Ａ端部を圧入する。図７〜図９に示すように、この圧入により、接合用パイプ材Ａ端部の、互いに対向する逃げ溝部９，９に突入した部分はくちばし部２，２に成型され、前記くちばし部２，２間部分は、円弧面成型部８で円弧に形成されて断面円弧部３ａ，３ａが成型される。図７に示すように、両断面円弧部３ａ，３ａの各端部間の最大幅長（Ｌ１）と接合用パイプ材Ａの外径（Ｌ０）との比は、６０／１００〜６５／１００となるように形成してある。

（第３加工工程）
スェージング装置１７を初期位置に戻し、パイプ取り付け部１９を回転させパイプ受け１９ａ，１９ｂの上下位置を入れ換え、上側位置になったパイプ受け１９ｂに新たな接合用パイプ材Ａを取り付ける。

（第４加工工程：仕上げ加工）
前記第２加工工程と同様に、スェージング装置１８を作動させ、前記中間加工用金型４には前記第３加工工程で取り付けた新たな前記接合用パイプ材Ａと、前記仕上げ加工用金型５には第２加工工程で成型した接合用パイプ材Ａとを、中間加工用金型４のパイプ受入れ凹部７と仕上げ加工用金型５のパイプ受入れ凹部１３にそれぞれ圧入する。これら圧入によって、前記新たな接合用パイプ材Ａは、中間加工済み接合用パイプ材Ａとなる（第２加工工程と同じ）。一方、パイプ受入れ凹部１３に圧入された前記中間加工済み接合用パイプ材Ａは、両くちばし部２，２が円形棒状の仕上げ成型部１４外周の両脇に位置し，前記断面円弧部３ａ，３ａが前記仕上げ成型部１４外周の前面に当接する状態で押し当てられ、前記断面円弧部３ａ，３ａが変形して、くちばし部２，２間を円弧状に伸びるように、前記端部の円周部分を接合用パイプ材Ａ内側に折り曲げた接合凹部３，３が成型され、前記接合部１となる。この断面円弧部３ａ，３ａが、接合用パイプ材Ａ内側に折れ曲がった接合凹部３，３に確実に変形するためには、第２加工工程に述べたように、断面円弧部３ａの端部間の最大幅長（Ｌ１）と接合用パイプ材Ａの外径（Ｌ０）との比が６０／１００〜６５／１００になることが好ましい。前記比が６０／１００以下の場合は、断面円弧部３ａが接合用パイプ材Ａ外周に対する立ち上がり角度が小さ過ぎて、第２加工工程において接合用パイプ材Ａ折り曲がり基部である断面円弧部３ａ基部及びその近傍は正規の角度で折れ曲がるが、端部縁側は角に下り曲がって接合用パイプ材Ａの端部側とは反対側に湾曲した状態のものになり易い。そして、このように、端部縁側が接合用パイプ材Ａの端部側とは反対側に湾曲すると、接合凹部３と被接合用パイプ材Ｂ外周面との接合面積が小さくなって、接合力が弱くなるという不都合がある。また、前記比が６５／１００以上の場合は、断面円弧部３ａが接合用パイプ材Ａ外周に対する立ち上がり角度が大き過ぎて、接合用パイプ材Ａの断面円弧部３ａ基部に大きな力がかかり、接合用パイプ材Ａの径方向外側にはみ出たものになり易いという不都合がある。そして、このように、外側にはみ出たものは、見栄えが悪いだけでなく、接合したパイプ材の用途によっては使用できない場合もあるという不都合がある。

（第５加工工程）
スェージング装置１７を初期位置に戻し、パイプ受け１９ａ（下側）から完成した接合部１をもつ接合用パイプ材Ａを取り外した後、パイプ取り付け部１９を回転させパイプ受け１９ａ，１９ｂの上下位置を入れ換え、上側位置になったパイプ受け１９ａに新たな接合用パイプ材Ａを取り付ける。以下は、前記第４加工工程と同様の作業を順次行う。

なお、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、例えば、被接合用パイプ材Ｂは、接合用パイプ材Ａを同径でなくともよいほか、接合用パイプ材Ａは鉄製でなくとも金属製であればよい。また、スェージング装置１７はプレス機に代えてもよい。

接合パイプ材の接合端部の正面図。 同じく側面図。 同じく平面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 図２のＢ−Ｂ線断面図。 接合パイプ材を被接合パイプ材に当接した溶接前の状態を示す側面図。 中間加工を施した接合用パイプ材の接合端部の平面図。 図７のＣ−Ｃ線断面図。 図７のＤ−Ｄ線断面図。 中間加工用金型の側面図。 図１０のＥ−Ｅ線断面図。 図１０のＦ−Ｆ線断面図。 仕上げ加工用金型の側面図。 図１３のＧ−Ｇ線断面図。 図１３のＨ−Ｈ線断面図。 スェージング装置の正面図。

符号の説明

Ａ 接合用パイプ材
Ｂ 被接合用パイプ材
１ 接合部
２ くちばし部
３ 接合凹部
４ 中間加工用金型
５ 仕上げ加工用金型
６ 大径部
７ パイプ受入れ凹部
８ 円弧面成型部
８ａ 傾斜部
９ 逃げ溝
１０ 小径部
１１ 中央孔
１２ 大径部
１３ パイプ受入れ凹部
１４ 仕上げ成型部
１５ 小径部
１６ 中央孔
１７ スェージング装置
１８ 金型取り付け部
１８ａ 中間加工用金型受け
１８ｂ 仕上げ加工用金型受け
１９ パイプ取り付け部
１９ａ パイプ受け
１９ｂ パイプ受け

Claims (3)

1. 円筒状の被接合用パイプ材に対して直交する方向から端部を接合する円筒状の接合用パイプ材の接合部であって、接合用パイプ材端部に相対するよう設けた２箇のくちばし部と、これらくちばし部間部分をそれぞれ被接合用パイプ材の外周に対応して凹んだ円弧状に伸びるように、前記端部縁を接合用パイプ材内側に折り曲げた接合凹部とからなる接合用パイプ材の接合部。
2. 請求項１記載の接合用パイプ材の接合部の加工方法であって、接合用パイプ材端部に相対する２箇のくちばし部と、各くちばし部間部分に、円弧状に形成された断面円弧部とを成型する中間加工の後、前記各くちばし部間をそれぞれ被接合用パイプ材の外周に対応して凹んだ円弧状に伸びるように、前記断面円弧部を接合用パイプ材内側に折り曲げ成型して接合凹部を成型するという仕上げ加工を行うことを特徴とする接合用パイプ材の接合部の加工方法。
3. 請求項２記載の断面円弧部の各端部間の最大幅長（Ｌ１）と接合用パイプ材外周の直径（Ｌ０）の比が６０／１００〜６５／１００であることを特徴とする接合用パイプ材の接合部の加工方法。

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